เพื่อให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเปลี่ยนจากความอยากรู้อยากเห็นด้านการวิจัยไปสู่อุปกรณ์ที่มีประโยชน์จริง นักวิจัยจำเป็นต้องได้รับข้อผิดพลาดภายใต้การควบคุม การวิจัยใหม่จาก Microsoft และ Quantinuum ได้ก้าวไปสู่ก้าวสำคัญในทิศทางดังกล่าว

คอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบัน ติดอยู่ในยุค “ควอนตัมระดับกลางที่มีเสียงดัง” (NISQ) ในขณะที่บริษัทต่างๆประสบความสำเร็จบ้าง qubit จำนวนมากรวมกันมีความไวต่อเสียงรบกวนสูง ซึ่งสามารถลดสถานะควอนตัมได้อย่างรวดเร็ว ทำให้เป็นไปไม่ได้ที่จะดำเนินการคำนวณโดยมีขั้นตอนเพียงพอต่อการนำไปใช้จริงได้

แม้ว่าบางคนอ้างว่าอุปกรณ์ที่มีเสียงดังเหล่านี้ยังสามารถนำไปใช้งานได้จริง แต่ฉันทามติก็คือแผนการแก้ไขข้อผิดพลาดทางควอนตัมจะมีความสำคัญต่อศักยภาพสูงสุดของเทคโนโลยีที่จะรับรู้ แต่การแก้ไขข้อผิดพลาดนั้นทำได้ยากในคอมพิวเตอร์ควอนตัม เนื่องจากการอ่านสถานะควอนตัมของควิบิตทำให้มันพัง

นักวิจัยได้คิดค้นวิธีแก้ไขปัญหานี้โดยใช้รหัสแก้ไขข้อผิดพลาดที่กระจายข้อมูลควอนตัมแต่ละบิตไปยังคิวบิตทางกายภาพหลาย ๆ ตัว เพื่อสร้างสิ่งที่เรียกว่าคิวบิตเชิงตรรกะ สิ่งนี้ทำให้เกิดความซ้ำซ้อนและทำให้สามารถตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาดในคิวบิตจริงได้ โดยไม่ส่งผลกระทบต่อข้อมูลในคิวบิตแบบลอจิคัล

ความท้าทายก็คือ จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ มีการสันนิษฐานว่าอาจใช้เวลาประมาณ 1,000 คิวบิตจริงในการสร้างแต่ละคิวบิตเชิงตรรกะ โปรเซสเซอร์ควอนตัมที่ใหญ่ที่สุดในปัจจุบันมีเพียงคิวบิตจำนวนมากเท่านั้น ซึ่งบ่งบอกว่าการสร้างคิวบิตเชิงตรรกะที่เพียงพอสำหรับการคำนวณที่มีความหมายยังคงเป็นเป้าหมายที่ห่างไกล

สิ่งนี้เปลี่ยนไปเมื่อปีที่แล้วเมื่อนักวิจัยจาก Harvard และบริษัทสตาร์ทอัพ QuEra แสดงให้เห็นว่าพวกเขาทำได้ สร้าง 48 คิวบิตเชิงตรรกะ จากที่มีอยู่จริงเพียง 280 อัน และตอนนี้การทำงานร่วมกันระหว่าง Microsoft และ Quantinuum ได้ก้าวไปอีกขั้นด้วยการแสดงให้เห็นว่าพวกเขาไม่เพียงแต่สามารถสร้างคิวบิตเชิงตรรกะเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้เพื่อระงับอัตราข้อผิดพลาดได้ถึง 800 เท่า และดำเนินการทดลองมากกว่า 14,000 รูทีนโดยไม่มีข้อผิดพลาดแม้แต่ครั้งเดียว

“สิ่งที่เราทำที่นี่ทำให้ฉันขนลุก” Krysta Svore จาก Microsoft บอก นักวิทยาศาสตร์นิว- “เราได้แสดงให้เห็นว่าการแก้ไขข้อผิดพลาดนั้นสามารถทำซ้ำได้ ใช้งานได้จริง และเชื่อถือได้”

นักวิจัยกำลังทำงานร่วมกับโปรเซสเซอร์ควอนตัม H2 ของ Quantinuum ซึ่งใช้เทคโนโลยีดักจับไอออน และมีขนาดค่อนข้างเล็กเพียง 32 คิวบิต แต่ด้วยการใช้รหัสแก้ไขข้อผิดพลาดที่พัฒนาโดย Microsoft พวกเขาสามารถสร้างคิวบิตเชิงตรรกะได้สี่รายการซึ่งพบข้อผิดพลาดทุกๆ 100,000 รันเท่านั้น

หนึ่งในความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุด ทีมงาน Microsoft บันทึกไว้ โพสต์บล็อกคือความจริงที่ว่าพวกเขาสามารถวินิจฉัยและแก้ไขข้อผิดพลาดได้โดยไม่ทำลายคิวบิตเชิงตรรกะ ต้องขอบคุณวิธีการที่เรียกว่า "การสกัดอาการแบบแอคทีฟ" ซึ่งสามารถอ่านข้อมูลเกี่ยวกับลักษณะของเสียงที่ส่งผลกระทบต่อคิวบิต แทนที่จะเป็นสถานะ Svore บอก IEEE Spectrum.

อย่างไรก็ตามโครงการแก้ไขข้อผิดพลาด มีอายุการเก็บรักษา- เมื่อนักวิจัยดำเนินการหลายอย่างบนคิวบิตเชิงตรรกะ ตามด้วยการแก้ไขข้อผิดพลาด พวกเขาพบว่าในรอบที่สอง อัตราข้อผิดพลาดเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของอัตราความผิดพลาดที่พบในคิวบิตจริง และในรอบที่สามไม่มีผลกระทบที่มีนัยสำคัญทางสถิติ

และผลลัพธ์ที่น่าประทับใจก็คือ ทีม Microsoft ชี้ให้เห็นในบล็อกโพสต์ว่าการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทรงพลังอย่างแท้จริงจะต้องใช้คิวบิตเชิงตรรกะที่สร้างข้อผิดพลาดเพียงครั้งเดียวทุกๆ 100 ล้านการดำเนินงาน

ไม่ว่าผลลัพธ์จะแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการแก้ไขข้อผิดพลาดที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่ง Quantinuum อ้างสิทธิ์ไว้ ข่าวประชาสัมพันธ์ แสดงถึงการเริ่มต้นยุคใหม่ของคอมพิวเตอร์ควอนตัม แม้ว่าสิ่งนี้อาจทำให้กระโดดปืนเล็กน้อย แต่ก็แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าไทม์ไลน์ของผู้คนว่าเมื่อใดที่เราจะบรรลุการคำนวณควอนตัมที่ทนทานต่อข้อผิดพลาดอาจจำเป็นต้องได้รับการอัปเดต

เครดิตภาพ: คอมพิวเตอร์ควอนตัมควอนตัม H2 / ควอนตัม

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai เพิ่มพลังให้กับตัวเอง เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตไอสตรีม. Web3 อัจฉริยะ ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตESG. คาร์บอน, คลีนเทค, พลังงาน, สิ่งแวดล้อม แสงอาทิตย์, การจัดการของเสีย. เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตสุขภาพ เทคโนโลยีชีวภาพและข่าวกรองการทดลองทางคลินิก เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://singularityhub.com/2024/04/04/quantum-computers-take-a-major-step-with-error-correction-breakthrough/