Søk blir tilgjengelig når de første sakene publiseres.
Google har demonstrert en ny metode for å produsere en kritisk ressurs for feilrettede kvantedatamaskiner. På Willow-prosessoren reduserte metoden feilene rundt 40 ganger og oppnådde en rapportert nøyaktighet på 99,99 prosent.
Kvantedatamaskiner er svært følsomme for støy og feil. For å utføre lange og komplekse beregninger må informasjonen derfor beskyttes gjennom kvantefeilretting, der flere fysiske qubits brukes til å representere mer robuste logiske qubits.
Men feilretting alene løser ikke alt.
For å bygge en universell, feilrettet kvantedatamaskin trengs også bestemte operasjoner som kan utføres ved hjelp av spesielle kvantetilstander kalt magic states. Disse fungerer som en forbruksressurs: En tilstand brukes for å gjennomføre en nødvendig operasjon og må deretter erstattes.
Å produsere magic states med svært lav feilrate kan bli ekstremt ressurskrevende. Google viser til tidligere estimater der opptil 95 prosent av kapasiteten i enkelte fremtidige kvantearkitekturer kan gå med til å produsere dem.
Det betyr at en stor del av maskinen i verste fall må brukes på å lage ressursene som trengs for selve beregningen, fremfor på beregningen direkte.
Metoden Google nå har demonstrert kalles magic state cultivation.
Prinsippet ble utviklet teoretisk av Google-forskere i 2024. I stedet for å produsere en svært ren magic state fra starten, begynner systemet med en mer feilutsatt tilstand og gjennomfører en serie nøye koordinerte målinger mens tilstanden beskyttes av kvantefeilretting.
Målingene brukes til å lete etter tegn på feil.
Hvis systemet oppdager problemer, forkastes forsøket. Tilstander som passerer kontrollene kan beholdes med betydelig høyere kvalitet.
Det er denne prosessen forskerne nå har fått til å fungere på fysisk kvantehardware.
I eksperimentet brukte forskerne Googles superconducting Willow-prosessor.
Magic state cultivation reduserte feilene med omtrent en faktor på 40 sammenlignet med den relevante tilstanden uten cultivation. Forskerne rapporterer en fidelity på 0,9999(1), tilsvarende omtrent 99,99 prosent, for T-states produsert med metoden.
Det er imidlertid en viktig begrensning: Bare rundt 8 prosent av forsøkene ble beholdt etter filtreringen.
40-gangerstallet betyr derfor ikke at Google nå kan produsere magic states 40 ganger billigere eller bruke 40 ganger færre qubits. Det beskriver reduksjonen i feil blant de relevante produserte tilstandene.
Hvor stor ressursbesparelsen faktisk blir i en stor kvantedatamaskin, må fortsatt demonstreres.
Forskerne demonstrerte også noe som kan bli viktig for å integrere metoden i større kvantearkitekturer.
Den rensede tilstanden ble først produsert ved hjelp av en såkalt color code, som egner seg godt til cultivation. Deretter klarte forskerne å overføre den til en surface code, en av de mest etablerte metodene for kvantefeilretting.
Eksperimentet gikk fra en distance-3 color code til en distance-5 surface code.
Dette er viktig fordi en effektiv metode for å produsere magic states har begrenset verdi dersom resultatet ikke kan flyttes inn i feilrettingssystemet som resten av kvantedatamaskinen bruker.
Magic state cultivation har vært lovende på papiret, men en virkelig kvanteprosessor er langt mindre ryddig enn en teoretisk modell.
Forskerne støtte blant annet på problemer med langsom variasjon i elektronikken og temperaturendringer i laboratoriet. Det påvirket målingene så mye at teamet måtte utvikle både ekstra kontrollmekanismer og en ny metode for å evaluere resultatene.
Det gjør demonstrasjonen interessant utover selve 40-gangerstallet.
En metode som tidligere hovedsakelig eksisterte som teori og simulering er nå demonstrert under de uperfekte forholdene som finnes på fysisk superconducting quantum hardware.
Resultatet betyr ikke at Google har løst kvantefeilretting eller at en stor, praktisk kvantedatamaskin er rett rundt hjørnet.
Cultivation må blant annet demonstreres med større feilrettingskoder og i systemer som kan produsere og bruke magic states kontinuerlig. Fremtidige maskiner må samtidig håndtere en rekke andre problemer, fra logiske porter og dekoding til skalering av kontrollsystemer og store mengder fysiske qubits.
Google understreker selv at metoden fortsatt må demonstreres i større skala.
Men dersom magic state cultivation fortsetter å fungere når systemene vokser, kan den redusere mengden maskinvare som må reserveres til en av de dyreste delene av feilrettet kvanteberegning.
Det er derfor resultatet er interessant: Google har ikke bygget den praktiske kvantedatamaskinen ennå, men en av ingrediensene den kan trenge har blitt betydelig mer håndterbar.
FORTSETT Å UTFORSKE
Quantinuum rapporterer 99,9995 prosent logisk minnenøyaktighet på Helios-systemet. Resultatet viser kraftig feilundertrykking med en color code, men skalering til nyttig feiltolerant beregning gjenstår.
Målinger på et elektrondopet kobberoksid knytter superledning direkte til antiferromagnetiske spinnfluktuasjoner. Resultatet løser en viktig del av gåten, men ikke mekanismen bak de høyeste overgangstemperaturene.
E(3)-Pose lærer de fysiske symmetriene i fosterhjernen og estimerer hodets posisjon fra raske 3D-MR-bilder. Målet er at fremtidige skannere kan justere diagnostiske bilder mens fosteret beveger seg.