Schrödinger'in Kedisi Yardımcı: Amazon, Verimli Quibit hatalarını düzeltir
Duyuru
Zaten ilk kuantum bilgisayar prototipleri var, ancak bunlar bugünlerde hatalara çok eğilimli. Gelecekte onlarla ilgili sorunları çözmek için, araştırma grupları dönem boyunca Quibits'i düzeltmeye çalışır. Buradaki hesaplama için Amazon Web Hizmetleri Merkezi'nden (AWS) Harald Putterman liderliğindeki bir ekip
Deneylerinde, araştırmacılar, belirli bir gürültüye dirençli süper iletken devrelerden SO -Calatini kullandılar. Bu nedenle sadece ikinci bir hata türünü düzeltmek zorunda kaldılar. Onların yaklaşımları diğer kavramlardan çok daha az sönük gerektiriyordu. Onu Çarşamba günü doğada yayınlanan bir yayında gösterdiler.
Kuantum bilgisayarların doğru hataları
Bugünün kuantum bilgisayarlarına yüksek duyarlılığın nedeni, temel unsurlarının kararsız doğasıdır, Quibits. Geliştiriciler kubitlerini olabildiğince sabit üretmeye çalışırlar, ancak içinde saklanan bilgiler kaçınılmaz olarak zamanla kaybedilir. Ayrıca, aritmetik işlemlerin yürütülmesinde hatalar vardır, böylece sonuçlar azalır ve kullanılamaz.
Bunun önlenmesi kuantum hatasının düzeltilmesinin amacıdır. Temel fikir, çok sayıda kubit birleştirmek ve tüm kubit hakkında bilgi dağıtmaktır. Bu nedenle ek işleme aşamaları, gerçek hesaplamadan ödün vermeden hataların tanınmasına ve düzeltilmesine izin verir. Birlikte, bu fiziksel quibits hata ile doğru mantıklı bir quibit oluşturur.
Şimdiye kadar uzmanlar, hata ile düzeltilmiş küçük bir mantıksal quibitler oluşturmak için binlerce fiziksel kuantumun gerekli olabileceğini tahmin ettiler. Bir kuantum bilgisayarla ilgili sorunları çözmek için yüzlerce veya binlerce gerekli olabileceğinden, bu yaklaşım donanım için aşırı gereksinimler oluşturmaktadır.
AWS Kuantum Hesaplama Merkezi'nde, birçok mühendis bir kuantum bilgisayarın geliştirilmesi üzerinde birlikte çalışıyor.
(Resim: AWS)
Innsbruck Üniversitesi Fizik Profesörü ve Viyana'daki Kuantum Görünüm ve Kuantum Bilgileri Bilim Direktörü Hannes Bernien, “Kuantum bilgisayarların gelişimi şu anda hataların düzeltilmesi ile çok ilgileniyor” diyor. Örneğin, Google Quantum AI Julian Kelly çevresindeki bir araştırma ekibi, kuantum hatalarının ilk kez etkili bir şekilde düzeltilmesini gösterdi. Ekip, 17, 49 ve 97 fiziksel quibit mantıklı bir kupit inşa etti ve daha fazla quibit çalıştıklarında mantıksal quibit hatasının katlanarak azaldığını gösterdi. Daha da büyük quit numaralarıyla, hata oranı daha fazla basılabilir.
Bir ölçekte kedi detas
AWS Harald Putterman, Amerikan-İsrail ekibiyle farklı bir yaklaşım izliyor. Bilgileri kodlamak için SO -Called Cat durumlarını veya “Cat Quibit” i kullanırlar. Bunlar adlarını Schrödinger'ın kedisi etrafındaki ünlü zihinsel deneyden alıyor.
Bernien, “Geleneksel kubitler iki States sistemidir. Örneğin, iki farklı enerji durumunda mevcut olabilirler” diye açıklıyor Bernien. Bu iki durum genellikle 0 ve 1 olarak belirtilmiştir. Bu sadece iki koşul değil, sonsuz uzun bir ölçeğe benzer sonsuz bir sayı vardır.
Bir kediye getirmek için araştırmacılar, aynı zamanda ölü ve canlı olan Schrödinger'in kedisine benzer iki çelişkili koşulun üstesinden gelirler. Bu nedenle bu iki seçenek 0 ve 1 parçalarına karşılık gelir, örtüşmeleri kedidir.
Hatalara karşı sağlam
Bu özel quibitlerin kediler için avantajı, belirli bir tür hataya kıyasla çok sağlam olmalarıdır, SO -Bit fırlatma hataları. Burada, bir kubit, örneğin çürüme işlemleri nedeniyle 0 ve 1 anahtarının iki konumu arasında rastgele çalışır. Bernia, “Büyük devlet odasında ustaca bir kuyu kodlayarak, kedilerin kedileri bit fırlatma hatalarına kıyasla çok sağlamdır.” Diyor. Bu nedenle, bu hataların ek düzeltilmesi gerekmez.
Araştırmacı, “Kedilere quibit yaklaşımı yeni değil ve zaten oldukça istikrarlı oldukları gösterildi. Yeni yayınla ilgili ilginç olan şey, birkaç kedi kedisinin birleştirilmesidir.” Bunun nedeni, quit kedilerin farklı türde hatalara, çok fazla faz hatalarına çok duyarlı olmasıdır. Bunlar, Quibit kedilerindeki gibi, quibits örtüşen durumlarda bulunduğunda özellikle önemlidir.
Birkaç damlayı birleştirerek, araştırmacılar Friedrich Alexander Üniversitesi Erlangen-Nuremberg'in teorik fiziği profesörü Michael Hartmann tarafından açıklandığı gibi, tekrarlama kodu ve doğru faz hataları olarak adlandırılabilir. “Örneğin, 1 yerine, bir 111 üç kubitte kaydedilir. Bir kubit üzerinde bir başlatma hatası meydana gelirse, diğer ikisinde 1 ila 0-puoi görmesini sağlar, bu da düzeltilebilecek bir hatanın gerçekleşmesi gerektiğini görür.” Google araştırmacıları tarafından kullanılan yüzey kodunun aksine, bu hata düzeltme biçimi daha basittir ve doğrusal bir inşaat blok zinciri ile yapılabilir.
Bu şekilde, araştırmacılar hataları düzeltmek için çok daha az quibit'e ihtiyaç duyarlar. Hartmann, “Quit süper iletken için tüm hataların düzeltilebilmesi için yeterince gereksiz bilgilerden tasarruf etmesi için birkaç bin Quantum'a ihtiyaç duyulması bekleniyor” diyor. “Kedi kubitli sofistike bir kuantum bilgisayar, kupbitin onda biri veya yüzde ile uygulanmasının kalitesi nedeniyle daha küçük bir quit numarası ile geçebilir.”
Beş kubit gatti doğru hatalar
Özellikle, araştırmacılar, örneğin Google ve IBM kullanan quibitlere benzer şekilde beş adede kadar süper iletken devreyi birleştirdiler. Bunlar, fotonların bulunduğu mikrodalga rezonatörlerinden oluşur. Bu fotonlar üst üste bindirilir ve birlikte kediler için bir quibit oluşturur. Kedi alıntısının ne kadar çok foton üst üste bindirilirse, daha fazla tersine çevirme hataları bastırılır. Ancak aynı zamanda faz hatalarının sayısı artar. Bernien, “Gelecekte, bu yaklaşımla” zayıf bir nokta “bulabilirsiniz, burada bit devrilme hatalarının hesaplamalar için yeterince uzun süre bastırılabileceği ve faz hataları düzeltilebilecek” diyor Bernien.
Araştırmacılar, kubbitlerini SuperCover devrelerinden kuantum hesaplama için AWS Merkezi'nde üretiyorlar.
(Resim: AWS)
AWS araştırmacıları yayınlarında, beş kubit kedi kullanarak hesaplama döngüsü ile hata oranını yüzde 1,65 oranında azaltabildiklerini gösteriyor; Üç kedi ile tetikler yüzde 1,75 idi. Monaco Teknik Üniversitesi (TUM) teknik fizik profesörü Stefan Filipp, bu nedenle hata oranı hataların düzeltilmesi için ilgili eşik değeri altında. “Mantıksal bir kubit için yüzde 1,5'in biraz üzerinde bir hata oranı ile, hala yüksektir ve gelecekteki iyileştirmeler pratik algoritmalar gerçekten yapılmadan önce bu hata oranını önemli ölçüde azaltmalıdır.”
Daha fazla aramaya ihtiyaç var
Ayrıca, Filipp, çok daha büyük sistemlere hala ihtiyaç duyuluyor. Yazarlara göre, prosedür verimli bir şekilde azaltma potansiyeline sahiptir. Bununla birlikte, performansı iyileştirmek ve pratik alaka düzeyini göstermek için yaklaşımlarını daha da optimize ettikleri belirtiliyorlar. Filipp'e göre, avantaj, araştırmacıların süper iletken quibit platformlarının yeniden boyutlandırma potansiyelinden doğrudan yararlanabilmesidir, çünkü birkaç yüz Quibit zaten yapılmıştır. Prensip olarak, bu mimari mikro ve nanofabraifikasyon yöntemleri ile seri üretim için de uygundur.
Buna ek olarak, araştırmacılar hala aritmetik operasyonlar için kedi kedileri kullanmıyorlar, Hartmann'ı gözlemliyor. Diğer mimarinin aksine, “Kedilerin kubbit üzerindeki algoritmaları henüz yapılmadı”. Diyerek şöyle devam etti: “Kedilerin kedilerinin daha fazla başarısı, azalmanın gerçekten ne kadar iyi gerçekleştiğine ve ne kadar iyi gerçekleşmediğine, tüm kapı ve seçim işlemlerinde korunamaz. Bu şeyler henüz yeterince yapılmamıştır.”
Ancak Bernien, hatayla düzeltilmiş mantıksal bir quibit için geleneksel kubitten daha az fiziksel kedi fındık ihtiyacınız olduğu gerçeğinde kedilerin kedilerinin büyük avantajını görüyor. “Quibit'i üretmenin ve birleştirmenin önemsiz olmadığını düşünürsek bu yararlı bir yaklaşımdır” diyor. Hala işte bir dönüm noktası görmüyor. Bununla birlikte, araştırmacılar prensipte hataların düzeltilmesine yaklaşımlarının deneysel olarak çalıştığını göstermişlerdir. “Diğer quibit türlerine bakmaya değer olduğunu gösteriyorlar.”
(spa)