Nový kvantový čip vyriešil problém, na ktorý by najlepší superpočítač potreboval 10 septiliónov rokov
Vedci spoločnosti Google vytvorili nový kvantový procesor, ktorý za päť minút vyriešil problém, na ktorý by najlepší superpočítač na svete potreboval 10 septiliónov (1024) rokov. Tento prielom umožní kvantovým počítačom, aby boli čoraz menej náchylné na chyby. Kvantové počítače sú vo svojej podstate „zašumené“, čo znamená, že bez technológií na opravu chýb zlyhá jeden z každých 1000 qubitov – základných stavebných kameňov kvantového počítača.
Na porovnanie, v bežných počítačoch zlyhá jeden z 1 miliardy bitov. Táto vysoká chybovosť je jednou z kľúčových prekážok pri rozširovaní týchto strojov, aby boli dostatočne dobré na to, aby fungovali oveľa lepšie ako najrýchlejšie superpočítače. Preto sa výskum sústredil na budovanie kvantových počítačov s lepšími (nielen s viacerými) qubitmi, menej náchylnými na chyby. To takisto znamená, že časy koherencie (ako dlho môžu qubity zostať v superpozícii, aby mohli spracovávať výpočty paralelne) zostávajú krátke.
Google tvrdí, že jeho nová kvantová procesorová jednotka (QPU) s názvom Willow je prvou na svete, ktorá dosahuje výsledky „pod prahom“. (Tento míľnik načrtol počítačový vedec Peter Shor v článku z roku 1995.) Tím svoju technológiu opísal v štúdii publikovanej v časopise Nature. Technológia sa opiera o logické qubity. Ide o qubit zakódovaný pomocou súboru fyzických qubitov v mriežkovej formácii.
Všetky fyzické qubity v jednom logickom qubite zdieľajú rovnaké údaje, čo znamená, že ak niektorý qubit zlyhá, výpočty pokračujú, pretože informácie sa stále nachádzajú v logickom qubite. Vedci z Googlu vytvorili dostatočne spoľahlivé qubity na exponenciálne zníženie chýb tým, že urobili niekoľko posunov. Zlepšili kalibračné protokoly, zdokonalili techniky strojového učenia na identifikáciu chýb a zlepšili metódy výroby zariadení.
A čo je najdôležitejšie, zlepšili koherenčné časy, pričom si zachovali schopnosť vyladiť fyzické qubity tak, aby dosiahli čo najlepší výkon. Výskumníci tak dokázali vytvoriť systém, ktorý funguje pod prahom kvantovej korekcie chýb. Táto náročná úloha si vyžaduje odstrániť zo systému viac chýb, ako sa doň vnáša. Pod touto hranicou môžu vedci škálovať kvantový počítač, aby bol stále väčší a väčší, pričom chyby budú naďalej klesať.
Tím Googlu testoval Willow na základe referenčného kritéria náhodného výberu obvodov (random circuit sampling – RCS), ktoré je v súčasnosti štandardnou metrikou na hodnotenie kvantových počítačových čipov. V týchto testoch Willow vykonal za menej ako päť minút výpočet, ktorý by dnešným najrýchlejším superpočítačom trval 10 septiliónov rokov. To je takmer kvadrilión násobne dlhšie ako vek vesmíru.
Prvá edícia Willow QPU môže dosiahnuť aj koherenčný čas takmer 100 mikrosekúnd, čo je päťkrát lepšie, ako dokázal predchádzajúci čip Sycamore od Googlu. V budúcnosti chce tím vytvoriť „veľmi, veľmi dobrý logický qubit“ s chybovosťou jedna k miliónu. Na jeho vytvorenie by podľa nich museli spojiť 1457 fyzikálnych qubitov. Potom chcú spojiť logické qubity dohromady, aby dosahovali lepšie výsledky ako superpočítače v porovnávacích testoch, ako aj v reálnych scenároch.
Zdroj: livescience.com.
Zdroj Foto: Google Quantum AI
