الملخص:
أظهر فريق بحث Google Quantum AI "زراعة الحالة السحرية" لأول مرة على المعالج الكمي فائق التوصيل Willow، وأفاد بأن معدل الخطأ في الحالة الكمومية المزروعة كان أقل بحوالي 40 مرة من الحالة غير المزروعة، ووصلت الدقة المنطقية إلى 99.99%. يُظهر البحث، الذي نُشر في مجلة Science، أن الحل، الذي ظل في السابق نظريًا إلى حد كبير، يمكن الآن تشغيله على أجهزة كمومية حقيقية.
الحالة السحرية هي حالة كمومية خاصة مطلوبة لتنفيذ الحوسبة الكمومية العالمية ويمكن استخدامها لإجراء عمليات غير تابعة لكليفورد تسمى بوابات T. عادةً ما تستهلك بنيات تصحيح الأخطاء الحالية عددًا كبيرًا من البتات الكمومية وموارد الحوسبة لإعداد حالات سحرية عالية الجودة؛ تشير بعض التقديرات إلى أن الاستعدادات ذات الصلة قد تشغل ما يصل إلى حوالي 95% من قدرات الكمبيوتر الكمي. تقوم طريقة الزراعة أولاً بحقن حالات كمومية صاخبة في منطقة صغيرة في الشريحة، ثم تتحقق من الأخطاء وتقوم بتصفية النتائج غير المؤهلة من خلال سلسلة من القياسات المنسقة للحصول على حالات منطقية أنقى.
لقد خفضت التجارب في الورقة احتمالية الأخطاء المنطقية من حوالي 0.44% بدون زراعة إلى حوالي 0.01% إلى 0.02%، وهو ما يتوافق مع عبارة "انخفضت بنحو 40 مرة"؛ ومع ذلك، فإن النتائج التجريبية التي تم الاحتفاظ بها بعد الفحص بلغت حوالي 8%، مما يشير إلى أن تحسن الخطأ هذا لا يزال مصحوبًا بمعدل نجاح منخفض، ولا يمكن فهمه ببساطة على أنه يعني أن الموارد المطلوبة للحاسوب الكمي بأكمله قد تم تخفيضها بمقدار 40 مرة. كما أظهر الفريق تحويل وزرع الحالة المنطقية لرمز اللون بمسافة 3 إلى رمز سطحي بمسافة 5، والتحقق من إمكانية نقل الحالة المزروعة بين رموز تصحيح الخطأ المختلفة. تحتوي شريحة Willow بأكملها على 105 كيوبتات مادية، لكن هذه النتائج عبارة عن عروض توضيحية لدوائر تجريبية محددة وليست برامج عملية واسعة النطاق لتحمل الأخطاء تم تشغيلها على الشريحة.
وجد الباحثون أيضًا في التجارب أن تقلبات درجة حرارة الجهاز وانحراف الأجهزة الإلكترونية يمكن أن تتداخل مع معايير القياس التقليدية، لذلك قاموا بتحسين التحكم في الأجهزة وتصميم طرق اختبار معيارية جديدة. صرحت Google بأنها لا تزال بحاجة إلى التحقق من تنمية الحالة السحرية على نطاق أوسع وحل التحديات الهندسية المتعددة أثناء عملية التوسع. تثبت النتائج في هذه المرحلة أنه يمكن تنفيذ المسار التقني على أجهزة حقيقية، مما يوفر تقدمًا جديدًا في خفض عتبة الموارد للحوسبة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء، ولكن لا يزال هناك مسافة من الحواسيب الكمومية العملية واسعة النطاق.
التعليقات