Eine neue Demonstration fehlerkorrigierter Qubits zeigt deutliche Fehlerreduktionen, wenn logische Qubits in ihrer Größe wachsen. Für die Ausführung komplexer Quantenalgorithmen werden logische Qubits benötigt, bei denen Gruppen von Hardware-Qubits so verknüpft werden, dass Fehler erkannt und korrigiert werden können. Im Allgemeinen verbessert es die Chancen, Fehler zu erkennen, wenn man jedem logischen Qubit mehr Hardware-Qubits zuweist. Da Hardware-Qubits jedoch selbst fehleranfällig sind, erhöht das Hinzufügen weiterer Qubits auch die Wahrscheinlichkeit, dass Fehler auftreten. Ist die Fehlerrate der Hardware zu hoch, verschlimmert das Vergrößern des logischen Qubits die Lage nur.
Mehrere Unternehmen haben inzwischen Hardware mit so niedrigen Fehlerraten vorgeführt, dass ihre logischen Qubits jenseits des Break-even-Punkts liegen, an dem das Hinzufügen von Qubits die Leistung verbessert. Das Problem ist, dass die Verbesserung bisher bescheiden ausfiel. Um die für komplexe Algorithmen nötigen Fehlerraten zu erreichen, könnte eine unpraktikabel große Zahl von Hardware-Qubits pro logischem Qubit erforderlich sein. Am Montag kündigte Quantinuum an, dass ihre aktuelle Hardwaregeneration weit über den Break-even-Punkt hinaus skalieren kann, wobei jede Vergrößerung des logischen Qubits einige Leistungsmessgrößen um mehr als den Faktor 10 verbessert.
Die Ergebnisse beruhen auf Fehlerkorrekturcodes, deren Qubits Daten speichern und Messungen durchführen, die „Syndromdaten“ erzeugen. Diese zeigen an, ob, wo und wie ein Fehler aufgetreten ist. Codes werden danach beurteilt, wie viele Hardware-Qubits sie benötigen, wie viele logische Qubits sie beherbergen und wie groß ihre Distanz ist, ein grobes Maß dafür, wie viele gleichzeitige Fehler ein logisches Qubit verkraften kann. Um die Skalierung zu prüfen, messen Forscher die Fehlerrate bei wachsenden Distanzen, etwa drei, fünf und sieben. Liegt die Hardware jenseits des Break-even-Punkts, sinkt die Fehlerrate mit jedem Schritt, und das Ausmaß dieses Rückgangs, der Skalierungsfaktor, zeigt, wie weit das System über dem Break-even-Punkt arbeitet.
Der Skalierungsfaktor ist in der Praxis von großer Bedeutung. Ein Faktor von 10 pro Schritt würde nur wenige Distanzerhöhungen benötigen, um Fehler deutlich zu senken, während ein Faktor nahe zwei viele weitere Schritte erfordern würde. Die meisten bisherigen Demonstrationen zeigten Rückgänge näher an zwei, was Tausende Hardware-Qubits pro logischem Qubit bedeuten könnte. Quantinuum baut gefangene-Ionen-Quantencomputer, bei denen jedes Qubit in einem Ion gespeichert wird.
Quelle: Ars Technica · Zusammengefasst von HeadlinesBriefing