Новая демонстрация кубитов с коррекцией ошибок показывает существенное снижение числа ошибок по мере увеличения размера логических кубитов. Для выполнения сложных квантовых алгоритмов понадобятся логические кубиты, в которых группы физических кубитов связаны так, чтобы ошибки можно было обнаруживать и исправлять. Как правило, выделение большего числа физических кубитов на каждый логический кубит повышает вероятность обнаружения ошибок, но поскольку сами физические кубиты подвержены ошибкам, их добавление также увеличивает вероятность возникновения ошибок. Если частота ошибок оборудования слишком высока, увеличение логического кубита лишь ухудшает ситуацию.
Несколько компаний уже продемонстрировали оборудование с частотой ошибок достаточно низкой, чтобы их логические кубиты находились за точкой безубыточности, где добавление кубитов улучшает производительность. Проблема в том, что улучшение оказалось скромным. Достижение частот ошибок, необходимых для сложных алгоритмов, может потребовать непрактично большого числа физических кубитов на один логический кубит. В понедельник Quantinuum объявила, что её текущее поколение оборудования может масштабироваться далеко за точку безубыточности, а каждое увеличение размера логического кубита улучшает некоторые показатели производительности более чем в 10 раз.
Результаты основаны на кодах коррекции ошибок, кубиты которых хранят данные и выполняют измерения, порождающие «синдромные данные», которые указывают, произошла ли ошибка, где и как. Коды оцениваются по количеству требуемых физических кубитов, числу размещаемых логических кубитов и их расстоянию, грубой мере того, сколько одновременных ошибок может выдержать логический кубит. Для проверки масштабируемости исследователи измеряют частоту ошибок при возрастающих расстояниях, например три, пять и семь. Если оборудование находится за точкой безубыточности, частота ошибок снижается на каждом шаге, а величина этого снижения, коэффициент масштабирования, показывает, насколько далеко за точкой безубыточности работает система.
Коэффициент масштабирования имеет большое практическое значение. Коэффициент 10 на шаг потребовал бы лишь нескольких увеличений расстояния для существенного снижения ошибок, тогда как коэффициент, близкий к двум, потребовал бы гораздо большего числа шагов. Большинство предыдущих демонстраций показывали снижение ближе к двум, что может означать тысячи физических кубитов на один логический кубит. Quantinuum создаёт квантовые компьютеры на захваченных ионах, в которых каждый кубит хранится в отдельном ионе.
Источник: Ars Technica · Сводку подготовил HeadlinesBriefing