Google добилась точности квантовых вычислений с количеством ошибок «ниже порогового значения». Эксперименты описаны в журнале Nature, а их результат — квантовый чип Willow — представлен в штаб-квартире корпорации.
IT-гигант шел к этой цели на протяжении трех десятилетий, признал его представитель Майкл Ньюман.
«Эта работа демонстрирует по-настоящему выдающийся технологический прорыв», — прокомментировал квантовый физик Чао-Ян Лу из Китайского университета науки и технологий в Шанхае.
В квантовых компьютерах есть не только 0 и 1, как в обычных, но и запутанные состояния, хранящие в себе бесконечное количество возможных комбинаций нулей и единиц, объясняет физик Джулиан Келли, возглавляющий подразделение квантового оборудования Google. Он называет их «деликатными», ведь попытки считать могут привести к их разрушению.
Теоретические основы защиты этих деликатных состояний начали разрабатывать с 1995 года. Идея состоит в распространении одного кубита информации по нескольким «физическим» кубитам, устойчивым к шуму. На практике этот метод до недавнего времени не давал обнадеживающих результатов.
В новом 105-кубитном чипе Willow удалось достичь такой хорошей коррекции сбоев, что при масштабировании их уровень не растет, а снижается: каждое последующее увеличение размера логического кубита снижает частоту ошибок вдвое.
Для демонстрации возможностей своего детища разработчики с его помощью примерно за пять минут решили задачу, для выполнения которой самому мощному в мире суперкомпьютеру потребовалось бы около 1025 лет.
«Это очень впечатляющая демонстрация того, что мы надежно находимся ниже порогового значения», — говорит специалист по квантовой коррекции ошибок Барбара Терхал из Делфтского технического университета в Нидерландах.
По словам Келли, по достижении уровня в одну ошибку на 10 миллионов шагов можно будет говорить о коммерческом применении квантовых компьютеров. Для этого, правда, нужно составлять каждый логический кубит примерно из 1000 физических кубитов. Однако ученые уверены, что с дальнейшим усовершенствованием методов исправления ошибок это число удастся снизить до 200.
В IBM и других лабораториях также добились значительного прогресса в сокращении числа физических кубитов, обслуживающих логические. Это действительно указывает, что в отрасли начинается поистине захватывающее время, заметил физик Михаил Лукин из Гарвардского университета в Кембридже.
Квантовый процессор поразительной точности представила Microsoft