Microsoft dan Quantinuum hari ini diumumkan terobosan besar dalam koreksi kesalahan kuantum. Dengan menggunakan perangkat keras perangkap ion Quantinuum dan sistem virtualisasi qubit baru dari Microsoft, tim tersebut mampu menjalankan lebih dari 14.000 eksperimen tanpa satu kesalahan pun. Sistem baru ini juga memungkinkan tim untuk memeriksa qubit logis dan memperbaiki kesalahan apa pun yang ditemui tanpa merusak qubit logis.
Hal ini, kata kedua perusahaan, kini telah memindahkan komputasi kuantum tercanggih dari apa yang biasanya disebut sebagai era komputer Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ). “Bising” karena perubahan terkecil sekalipun dalam lingkungan dapat menyebabkan sistem kuantum menjadi acak (atau “decohere”), dan “berskala menengah” karena komputer kuantum generasi saat ini masih terbatas pada seribu qubit saja. . Qubit adalah unit dasar komputasi dalam sistem kuantum, analog dengan bit pada komputer klasik, namun setiap qubit dapat berada dalam beberapa keadaan pada waktu yang sama dan tidak berada pada posisi tertentu hingga diukur, yang mendasari potensi kuantum untuk memberikan lompatan besar dalam kekuatan komputasi.
Tidak peduli berapa banyak qubit yang Anda miliki, jika Anda hampir tidak punya waktu untuk menjalankan algoritma dasar sebelum sistem menjadi terlalu berisik untuk mendapatkan hasil yang berguna — atau hasil apa pun.
Dengan menggabungkan beberapa teknik berbeda, tim ini mampu menjalankan ribuan eksperimen tanpa kesalahan. Hal ini memerlukan sedikit persiapan dan sistem pra-pemilihan yang tampaknya sudah berada dalam kondisi yang baik agar dapat berjalan dengan sukses, namun tetap saja, hal tersebut merupakan kemajuan besar dibandingkan kondisi industri beberapa waktu yang lalu.
Ini adalah langkah ke arah yang benar untuk komputasi kuantum. Masih banyak masalah yang harus diselesaikan (dan hasil ini tentu saja perlu direplikasi juga), namun secara teoritis, komputer dengan 100 qubit logis ini sudah dapat berguna untuk memecahkan beberapa masalah, sementara mesin dengan 1.000 qubit logis sudah dapat digunakan untuk menyelesaikan beberapa masalah. bisa, kata Microsoft, “membuka keuntungan komersial.”
Perbedaan (kesalahan) antara qubit yang terjerat. Perbedaan terungkap dengan membandingkan gambar dari masing-masing qubit secara berpasangan, dan setiap perbedaan yang ada muncul sebagai titik pada gambar pusat di antara setiap pasangan. Kredit Gambar: Microsoft
Tim menggunakan Quantinuum Prosesor besi terperangkap H2 dan mampu menggabungkan 30 qubit fisik menjadi empat qubit logis yang sangat andal. Mengkodekan beberapa qubit fisik ke dalam satu qubit logis membantu melindungi sistem dari kesalahan. Qubit fisik terjerat bersama sehingga kesalahan dalam qubit fisik dapat dideteksi dan diperbaiki.
Koreksi kesalahan inilah yang telah lama mengganggu industri: Semakin rendah kebisingan dan semakin tinggi kualitas qubit fisik, tentu saja semakin baik, tetapi tanpa koreksi kesalahan yang canggih, tidak ada jalan keluar dari era NISQ karena sistem ini akan semua terurai lebih cepat daripada nanti.
“Hanya meningkatkan jumlah qubit fisik dengan tingkat kesalahan yang tinggi—tanpa meningkatkan tingkat kesalahan tersebut—adalah sia-sia karena hal itu akan menghasilkan komputer kuantum besar yang tidak lebih kuat dari sebelumnya,” Dennis Tom, manajer umum Azure Quantum, dan Krysta Svore, VP Advanced Quantum Development di Microsoft, menulis pengumuman hari ini. “Sebaliknya, ketika qubit fisik dengan kualitas operasi yang memadai digunakan dengan sistem orkestrasi dan diagnostik khusus untuk mengaktifkan qubit virtual, peningkatan jumlah qubit fisik akan menghasilkan komputer kuantum yang kuat dan toleran terhadap kesalahan yang mampu bekerja lebih lama. , komputasi yang lebih kompleks.”
Itu hanya beberapa tahun yang lalu bahwa qubit logis mulai mengungguli qubit fisik. Kini, Microsoft dan Quantinuum berargumen bahwa sistem perangkat keras/perangkat lunak baru mereka menunjukkan kesenjangan terbesar antara tingkat kesalahan fisik dan logika, meningkat dengan hanya menggunakan qubit fisik hingga 800x.
Kredit Gambar: Microsoft
Para peneliti mencatat bahwa untuk melampaui NISQ, diperlukan pemisahan besar antara tingkat kesalahan qubit logis dan fisik, serta kemampuan untuk memperbaiki kesalahan sirkuit individual dan untuk menghasilkan keterikatan antara setidaknya dua qubit logis. Jika hasil ini bertahan, maka tim mencapai ketiganya dan kami memang masuk A era stabil era komputasi kuantum yang tangguh.
Ternyata, hasil yang paling penting di sini sebenarnya adalah kemampuan tim untuk melakukan “ekstraksi sindrom aktif”, yaitu kemampuan untuk mendiagnosis kesalahan dan memperbaikinya, tanpa merusak qubit logis dalam prosesnya.
“Pencapaian ini menandai langkah pertama untuk mampu memperbaiki kesalahan tanpa merusak qubit logis dan menunjukkan tonggak penting dalam koreksi kesalahan kuantum,” jelas Tom dan Svore. “Kami mendemonstrasikan komponen penting dari komputasi kuantum yang andal ini dengan sistem virtualisasi qubit kami, yang menghasilkan tingkat kesalahan logika yang rendah selama beberapa putaran ekstraksi sindrom.”
Komunitas kuantum lainnya kini harus mereplikasi hasil ini dan menerapkan sistem koreksi kesalahan serupa. Tapi itu mungkin hanya masalah waktu saja.
“Hasil hari ini menandai pencapaian bersejarah dan merupakan cerminan luar biasa tentang bagaimana kolaborasi ini terus mendorong batas-batas ekosistem kuantum,” kata Ilyas Khan, Pendiri dan Chief Product Officer, Quantinuum. “Dengan koreksi kesalahan tercanggih dari Microsoft yang selaras dengan komputer kuantum paling canggih di dunia dan pendekatan terintegrasi penuh, kami sangat bersemangat untuk evolusi berikutnya dalam aplikasi kuantum dan tidak sabar untuk melihat bagaimana pelanggan dan mitra kami akan melakukannya. mendapatkan manfaat dari solusi kami terutama saat kami bergerak menuju prosesor kuantum dalam skala besar.”
Untuk lebih jelasnya, Anda dapat menemukan makalah teknis Di Sini.
