Найрозумніший квантовий комп'ютер з'явиться вже цього року: що в ньому особливого

Квантовий комп'ютер на 256 фізичних і 10 логічних кубітів від компанії QuEra буде запущено наприкінці 2024 року. Він стане першою машиною з квантовою корекцією помилок, передає Live science.

Логічні кубіти (фізичні квантові біти, з'єднані за допомогою квантової заплутаності) зменшують кількість помилок у квантових комп'ютерах і дають змогу ефективно усувати збої під час виконання розрахунків.

Хоча анонсований комп'ютер не має достатньої потужності, щоб його могли використовувати вчені для своїх потреб, він надає платформу, на якій програмісти можуть почати тестувати різні коди для майбутніх квантових комп'ютерів, що допоможе зробити їх кращими.

Як функціонує квантовий комп'ютер і в чому його проблема

У той час як звичайні комп'ютери зберігають інформацію в бітах зі значенням 0 або 1, квантові комп'ютери використовують кубіти, які являють собою суперпозицію між 0 і 1 завдяки законам квантової механіки. Кубіти також можна "склеїти" за допомогою квантової заплутаності, щоб вони могли одночасно існувати в декількох станах. Це дозволяє їм виконувати обчислення набагато швидше, ніж класичні комп'ютери. Але кубіти можна легко пошкодити, внаслідок чого і виникають помилки. Приблизно 1 кубіт з 1000 виходить з ладу, тоді як у класичних машинах таке трапляється з 1 бітом з 1 мільярда мільярдів бітів.

Квантові комп'ютери могли б перевершити найкращі суперкомп'ютери, якби вони могли забезпечити роботу мільйона кубітів, але найбільший квантовий комп'ютер, створений наразі, має лише близько 1000 кубітів, а висока частота відмов кубітів обмежує масштабування системи. Виправлення помилок могло б протидіяти схильності кубітів до збоїв, і побудова логічних кубітів — один зі способів зробити це.

Логічні кубіти можуть зменшити квантовий шум

Нова система виправлення помилок QuEra заснована на надмірності даних, за якої один і той самий фрагмент даних зберігається в декількох місцях. Логічні кубіти виконують одні й ті самі обчислення для кількох фізичних кубітів, що значно знижує частоту помилок у разі збою одного або кількох фізичних кубітів, оскільки дані доступні в іншому місці, тому обчислення можуть тривати.

Щоб створити логічний кубіт, дослідники написали комп'ютерний код, що виправляє помилки звичайних кубітів. Потім вони встановили так звані логічні ворота (спеціальні схеми між кубітами, щоб заплутати їх, — ред.). Після цього квантовий комп'ютер обчислив міру ймовірності того, чи станеться помилка, чи ні. Використовуючи цю інформацію, квантовий комп'ютер виправляє помилки і переходить до наступного кроку.

У 2023 році лабораторія квантового штучного інтелекту Google продемонструвала рівень помилок 2,9% при використанні 3-х логічних кубітів. Рівень помилок QuEra становить 0,5% за 48-ми логічних кубітів. Світовим лідером є Оксфордський університет, який досяг рівня помилок менше ніж 0,01% — але тільки між двокубітними вентилями.

Минулого року IBM також продемонструвала технологію виправлення помилок у своєму 127-кубітному чипі Heron, який знизив їхню кількість у 5 разів, як порівняти з іншими чипами цього ж виробника. Однак перша комерційна відмовостійка квантова машина з'явиться не раніше 2029 року.

QuEra планує запустити кілька квантових комп'ютерів найближчими роками, починаючи з машини з 30-ма логічними кубітами і 3000 фізичних кубітів, яка вийде у 2025 році. Платформа з більш ніж 10 000 фізичних кубітів і 100 логічними кубітами буде побудована до 2026 року.

Раніше ми повідомляли про те, що найпотужніший квантовий комп'ютер у світі працюватиме в "хмарі". Квантовий комп'ютер Advantage 2 у 20 разів кращий за попередника, тому що змушує квантові біти "хвилюватися" і "заспокоюватися".