אחד החסמים הגדולים ביותר למחשוב קוונטי בקנה מידה גדול הוא האופי המועד לשגיאות של הטכנולוגיה. השבוע הכריזה גוגל על פריצת דרך גדולה בתיקון שגיאות קוונטי, שעלול להוביל למחשבים קוונטיים המסוגלים להתמודד עם בעיות בעולם האמיתי.
מחשוב קוונטי מבטיח לפתור בעיות שהן מעבר למחשבים קלאסיים על ידי רתימת ההשפעות המוזרות של מכניקת הקוונטים. אבל לשם כך נצטרך מעבדים המורכבים ממאות אלפי, אם לא מיליוני, של קיוביטים (המקבילה הקוונטית של ביטים).
זה עתה חציתי את, המכשירים של היום נמצאים במרחק רב, אך חשוב מכך, הקיוביטים שלהם אינם אמינים להפליא. המכשירים רגישים מאוד לשגיאות שעלולות לדרדר כל ניסיון לבצע חישובים הרבה לפני שאלגוריתם יצא לדרכו.
זו הסיבה שתיקון שגיאות היה מוקד מרכזי עבור חברות מחשוב קוונטי בשנים האחרונות. כעת, המעבד הקוונטי החדש של ווילו של גוגל, שנחשף ביום שני, חצה רף קריטי המרמז שככל שמכשירי החברה יגדלו, היכולת שלהם לדכא שגיאות תשתפר באופן אקספוננציאלי.
"זהו אב הטיפוס המשכנע ביותר עבור קיוביט לוגי שניתן להרחבה שנבנה עד כה", כתב הרטמוט נבן, מייסד ומנהיג Google Quantum AI.פוסט בבלוג. "זהו סימן חזק שאכן ניתן לבנות מחשבים קוונטיים שימושיים וגדולים מאוד."
סכימות תיקון שגיאות קוונטיות פועלות בדרך כלל על ידי הפצת המידע הדרוש לביצוע חישובים על פני קיוביטים מרובים. זה מכניס יתירות למערכות, כך שגם אם אחד מהקיוביטים הבסיסיים חווה שגיאה, ניתן לשחזר את המידע. באמצעות גישה זו, ניתן לשלב "קיוביטים פיזיים" רבים ליצירת "קיוביט לוגי" יחיד.
באופן כללי, ככל שאתה משתמש ביותר קיוביטים פיזיים ליצירת כל קיוביט לוגי, כך הוא עמיד יותר בפני שגיאות. אבל זה נכון רק אם שיעור השגיאות של הקיוביטים הבודדים נמצא מתחתסף מסוים. אחרת, הסיכוי המוגבר לשגיאה מהוספת קיוביטים פגומים עולה על היתרונות של יתירות.
בעוד קבוצות אחרות הוכיחו תיקון שגיאות שמייצרשיפורי דיוק צנועים, התוצאות של Google הן סופיות. בסדרת ניסוייםדווח בטֶבַע, הם קידודו קיוביטים לוגיים למערכים הולכים וגדלים - החל מרשת של שלושה על שלוש - וגילו שבכל פעם שהם הגדילו את הגודל שיעור השגיאות ירד בחצי. באופן מכריע, הצוות מצא שהקיוביטים הלוגיים שהם יצרו נמשכו יותר מפי שניים מהקיוביטים הפיזיים שמרכיבים אותם.
"ככל שאנו משתמשים ביותר קיוביטים ב-Willow, כך אנו מצמצמים יותר שגיאות, והמערכת הופכת לקוונטית יותר", כתב נבן.
זה התאפשר הודות לשיפורים משמעותיים בטכנולוגיית הקיוביט המוליכים הבסיסית שגוגל משתמשת לבניית המעבדים שלה. במעבד השקמה הקודם של החברה, משך חיי הפעולה הממוצע של כל קיוביט פיזי היה בערך 20 מיקרו-שניות. אבל הודות לטכניקות ייצור חדשות ואופטימיזציות של מעגלים, הקיוביטים של ווילו שילשו את זה יותר מ-68 מיקרו שניות.
בנוסף להראות את יכולת תיקון השגיאות של השבב, חוקרי החברה גם הדגימו את מהירותו. הם ביצעו חישוב תוך פחות מחמש דקות שייקח למחשב העל השני המהיר בעולם, Frontier, 10 ספטיליון שנים. עם זאת, המבחן שבו השתמשו הוא מבחן מומצא עם שימוש מעשי מועט. המחשב הקוונטי פשוט צריך להפעיל מעגלים אקראיים ללא מטרה שימושית, והמחשב הקלאסי צריך אז לנסות ולדמות אותו.
המבחן הגדול עבור חברות כמו גוגל הוא לעבור מהוכחות קונספט כאלה לפתרון בעיות רלוונטיות מסחרית. התוצאה החדשה של תיקון השגיאות היא צעד גדול בכיוון הנכון, אבל הדרך עוד ארוכה.
ג'וליאן קלי, שמוביל את חטיבת החומרה הקוונטית של החברה, סיפרטֶבַעשפתרון אתגרים מעשיים ידרוש ככל הנראה שיעורי שגיאה של בערך אחד לעשרה מיליון צעדים. השגת זאת תחייב קיוביטים לוגיים המורכבים מכ-1,000 קיוביטים פיזיים כל אחד, אם כייכול להוריד את זה בכמה מאות קיוביטים.
חשוב מכך, ההדגמה של גוגל פשוט כללה אחסון מידע בקווביטים הלוגיים שלה במקום להשתמש בהם לביצוע חישובים.מדבר אלסקירת טכנולוגיה של MITבספטמבר, כאשר פורסמה הדפסה מקדימה של המחקר ב-arXiv, קנת בראון מאוניברסיטת דיוק ציין כי ביצוע חישובים מעשיים ידרוש ככל הנראה מחשב קוונטי כדי לבצע בערך מיליארד פעולות לוגיות.
אז למרות התוצאות המרשימות, עדיין יש דרך ארוכה לפני מחשבים קוונטיים בקנה מידה גדול שיכולים לעשות כל דבר מועיל. עם זאת, נראה שגוגל הגיעה לנקודת פיתול חשובה שמרמזת שהחזון הזה נמצא כעת בהישג יד.
קרדיט תמונה:גוגל
