Шаг в будущее: программируемый процессор с 48 логическими кубитами
Гарвард, QuEra, MIT и NIST/Университет Мэриленда вводят новую эру квантовых вычислений, выполнив сложные квантовые алгоритмы на 48 логических кубитах с исправлением ошибок.
Ведущий разработчик квантовых компьютеров с использованием нейтральных атомов – Компания QuEra Computing, объявила о достигнутом значительном прогрессе в исследованиях и опубликовала результаты в научном журнале Nature. В рамках экспериментов, проведенных Гарвардским университетом в тесном сотрудничестве с QuEra Computing, MIT и NIST/UMD, исследователи успешно реализовали масштабные алгоритмы на квантовом компьютере с 48 логическими кубитами и сотнями взаимосвязанных логических операций. Этот значительный прорыв в области квантовых вычислений положил начало разработке действительно масштабируемых и устойчивых к ошибкам квантовых компьютеров, способных решать практически неразрешимые задачи классического характера.
Подавление ошибок представляет собой ключевую задачу для создания эффективных квантовых вычислений, требующих использования квантовой коррекции ошибок при обработке в масштабах. Однако избыток в реализации "логических" кубитов с коррекцией ошибок, где информация кодируется через множество физических кубитов для обеспечения надежности, ставит перед учеными и исследователями значительные трудности в создании масштабируемых квантовых вычислений.
Предыдущие демонстрации исправления ошибок показывали один, два или три логических кубита. Эта новая работа проявила квантовую коррекцию ошибок в 48 логических кубитах, повышая вычислительную стабильность и надежность, а также одновременно решая проблему ошибок.
Благодаря управлению на логическом уровне и использованию зонированной архитектуры в программируемых массивах нейтральных атомов, исследователи объединили высокие достоверности двухкубитных ворот, произвольное соединение, а также полностью программируемые вращения одиночных кубитов и считывание в середине цепочки. В работе с этим логическим процессором с различными видами кодирования, они продемонстрировали улучшение двухкубитных логических ворот путем увеличения расстояния поверхностного кода, подготовку кубитов цветового кода с достоверностью без потерь, безотказное создание логических состояний GHZ и телепортацию взаимосвязанного запутывания, а также работу 40 кубитов цветового кода. Используя трехмерные кодовые блоки, они реализовали вычислительно сложные схемы выборки с 48 логическими кубитами, связанными с гиперкубическим соединением с 228 логическими двухкубитными вратами и 48 логическими вратами CCZ.
Исследователи выяснили, что это логическое кодирование существенно улучшает алгоритмическую производительность с обнаружением ошибок, превосходя достоверности физических кубитов как на кросс-энтропийном бенчмарке, так и в квантовых симуляциях быстрого перепутывания. Эти результаты знаменуют начало эры ранних исправленных ошибок квантовых вычислений и указывают на путь к созданию масштабных логических процессоров.
Достижение отказоустойчивых 48 логических кубитов становится важным моментом в области квантовых вычислений. Полученный результат не только ускоряет внедрение практических квантовых приложений, но также раскрывает новые возможности в решении проблем, которые ранее считались неразрешимыми с использованием традиционных методов вычислений. Это изменяет правила игры и существенно повышает коммерческую значимость квантовых вычислений. Исследователи считают, что предприятиям и представителям бизнеса различных секторов следует обратить внимание на проведенное исследование, поскольку гонка за квантовыми преимуществами теперь получила существенное развитие.
Если последующие эксперименты будут столь же успешными, мы в скором времени можем получить масштабируемые, отказоустойчивые квантовые вычисления, которые могут решить некоторые из самых сложных мировых проблем.
Будущее квантовых технологий уже здесь!