Google създадоха нов квантов процесор, който за пет минути разби проблем, чието решаване доскоро би отнело на най-добрия суперкомпютър в света 10 септилиона години. Пробивът ще позволи на квантовите компютри да станат по-малко податливи на грешки, колкото по-големи стават те. Това се счита за крайъгълен камък в индустрията, с който се преодолява препятствие, продължило три десетилетия.
Квантовите компютри по своята същност са „шумни“, което означава, че без технологии за коригиране на грешки, всеки един от 1000 кубита – основните градивни елементи на квантовия компютър – се проваля.
Това също означава, че времената на кохерентност (колко дълго кубитите могат да останат в суперпозиция, така че да могат да обработват изчисления паралелно) остават кратки. За разлика от това, всеки един от 1 милиард милиарда бита се проваля в конвенционалните компютри.
Този висок процент грешки е една от ключовите бариери пред мащабирането на тези машини, така че да са достатъчно добри, за да работят много по-добре от най-бързите суперкомпютри. Ето защо изследванията са съсредоточени върху изграждането на квантови компютри с по-добри и по-малко склонни към грешки.
Google посочват, че техният нов квантов процесор (QPU), наречен „Willow“, е първият в света, който постига резултати, които са „под прага“ – елемент, очертан от компютърния учен Питър Шор в статия от 1995 г.
Технологията разчита на логически кубити. Това е кубит, кодиран с помощта на колекция от физически кубити в решетъчна формация. Всички физически кубити в един логически кубит споделят едни и същи данни, което означава, че ако някои кубити се провалят, изчисленията продължават, тъй като информацията все още може да бъде намерена в рамките на логическия кубит.
Учените от Google са изградили достатъчно надеждни кубити за експоненциално намаляване на грешките, като направиха няколко смени. Те са подобрили протоколите за калибриране, техниките за машинно обучение за идентифициране на грешки и методите за производство на устройства.
„Това беше изключително предизвикателство от 30 години – откакто идеята за квантова корекция на грешки беше замислена в средата на 90-те години“, казва Джулиан Кели, директор за квантов хардуер в Google Quantum AI.
Умопомрачителни резултати за квантовите изчисления
Изследователите на Google са тествали Willow спрямо бенчмарка за произволно вземане на проби (RCS), който сега е стандартен показател за оценка на квантовите изчислителни чипове. В тези тестове той извършва изчисление за по-малко от пет минути, което би отнело на днешните най-бързи суперкомпютри 10 септилиона години. Това е близо квадрилион пъти повече от възрастта на Вселената.
Първата версия на Willow QPU може също така да постигне време на съгласуваност от близо 100 микросекунди — което е пет пъти по-добро от показването на предишния чип Sycamore на Google.
Google за първи път обяви, че Sycamore е преминал бенчмарка RCS през 2019 г. , когато учени използваха чипа, за да разрешат проблем, чието изчисляване би отнело на класически суперкомпютър 10 000 години. През юли нов квантов компютър, създаден от Quantinuum, счупи този рекорд 100 пъти.
Поглед отвъд решението
Учените от Google сега се стремят да демонстрират полезни и практични изчисления за днешните квантови чипове, вместо да разчитат на сравнителен анализ. В миналото екипът е извършвал симулации на квантови системи, които са довели до гигантски научни открития и пробиви. Един пример включва откриване на отклонения от приетите закони на физиката. Но тези резултати все още са в обсега на най-мощните класически компютри и тепърва ще бъдат побеждавани с новите технологии.
