Quantinuum H2-chip
Kwantitatief
Microsoft en quantumcomputerbedrijf Quantinuum beweren een quantumcomputer te hebben gebouwd die een ongekend niveau van betrouwbaarheid heeft. Het vermogen om zijn eigen fouten te corrigeren zou in de nabije toekomst een stap kunnen zijn in de richting van meer praktische kwantumcomputers.
“Wat we hier hebben gedaan, bezorgt me kippenvel. We hebben laten zien dat foutcorrectie herhaalbaar is, werkt en betrouwbaar is”, zegt Krysta Svore van Microsoft.
Deskundigen hebben lang geanticipeerd op de komst van praktische kwantumcomputers, die berekeningen zouden kunnen voltooien die te complex zijn voor conventionele computers. Hoewel kwantumcomputers steeds groter en complexer worden, is deze voorspelling nog niet volledig gerealiseerd. Een belangrijke reden hiervoor is dat alle moderne kwantumcomputers fouten maken, en onderzoekers hebben ontdekt dat het technisch moeilijk is om algoritmen te implementeren om deze tijdens de berekening op te sporen en te corrigeren.
Het nieuwe experiment kan een belangrijke stap zijn in de richting van het overwinnen van dit foutenprobleem: de onderzoekers zeggen dat ze meer dan 14.000 afzonderlijke rekenroutines op de H2-kwantumprocessors van Quantinuum hebben uitgevoerd zonder een enkele fout.
Klassieke computers maken ook fouten, maar foutcorrectie kan in programma’s worden gecodeerd door een back-up te maken van de informatie die wordt verwerkt. Deze aanpak is niet mogelijk in quantum computing omdat quantuminformatie niet kan worden gekopieerd. In plaats daarvan breidden de onderzoekers het uit naar groepen verbonden kwantumbits, of qubits, om zogenaamde logische qubits te creëren. Microsoft en het Quantinuum-team gebruikten 30 qubits om vier van deze logische qubits te maken.
Svore zegt dat het genereren van deze logische qubits, met behulp van een door Microsoft ontwikkeld proces, ervoor zorgde dat herhaalde uitvoeringen van de experimenten foutloos of fouttolerant konden zijn. Individuele qubits zijn doorgaans gemakkelijk te ontwrichten, maar op het niveau van logische qubits kunnen onderzoekers herhaaldelijk fouten ontdekken en corrigeren.
Ze zeggen dat deze aanpak zo succesvol was dat vier logische qubits slechts 0,125 procent van de waargenomen fouten produceerden toen 30 qubits niet gegroepeerd bleven. Dit betekent dat niet-geclusterde qubits maar liefst 800 fouten zouden produceren voor elke fout die door logische qubits wordt geproduceerd.
“Een logisch foutenpercentage dat 800 keer lager is dan het foutenpercentage van fysieke qubits is een zeer significante vooruitgang in het veld die ons een stap dichter bij fouttolerante kwantumcomputing brengt”, zegt Mark Saffman van de Universiteit van Wisconsin, die er niet bij betrokken was. . met een experiment.
Jennifer Strabley van Quantinum zegt dat de hardware van het team zeer geschikt was voor de nieuwe experimenten, omdat deze een hoge mate van controle over de qubits biedt en omdat de kwantumcomputer al een van de laagste foutpercentages tot nu toe had.
In 2023 brak een team van onderzoekers van de Harvard University en hun collega’s, waaronder enkele van de quantum computing-startup QuEra, het record voor het grootste aantal logische qubits: 48 tegelijk. Dit is veel meer dan de vier logische qubits in het nieuwe apparaat. Maar Strabley zegt dat het nieuwe apparaat minder fysieke qubits per logische qubit nodig heeft, en dat de logische qubits minder fouten maakten dan die van het Harvard-team. “We gebruikten veel minder fysieke qubits en behaalden betere resultaten”, zegt ze.
Wel zijn enkele deskundigen geraadpleegd Nieuwe wetenschapper waren niet klaar om het nieuwe werk te karakteriseren als een vooruitgang in de kwantumfoutcorrectie zonder meer details over het experiment.
Het is algemeen aanvaard dat alleen kwantumcomputers met honderd of meer logische qubits echt wetenschappelijk en maatschappelijk relevante problemen op terreinen als de scheikunde of de materiaalkunde kunnen aanpakken. De volgende uitdaging is om alles groter te maken. Zowel Strabley als Svore zeggen er vertrouwen in te hebben dat er binnenkort een langdurige samenwerking tussen Microsoft en Quantinum tot stand zal komen.
Onderwerpen: