40 kartų mažiau klaidų Google pasiekė kvantiniame luste

Google Quantum AI mokslininkai Willow procesoriuje pademonstravo kvantinių būsenų gryninimo metodą, kuris bandyme sumažino klaidas maždaug keturiasdešimt kartų. Spalio 15 dienos bendrovės pranešime nurodoma, kad tyrimas paskelbtas Science, o rezultatas susijęs su vienu kvantinių skaičiavimų infrastruktūros apribojimu.

Tai nėra pareiškimas, kad jau sukurtas praktiškas universalus kvantinis kompiuteris ar tiek pat paspartintas įprastas DI modelių mokymas. Google aprašo konkretaus būsenų paruošimo proceso pagerinimą ir atskirai pažymi, kad dar reikės parodyti jo veikimą didesniu mastu.

Vadinamosios magiškosios būsenos reikalingos tam tikroms kvantinėms operacijoms atlikti su klaidų taisymu, aiškina Google tyrėjai Emma Rosenfeld ir Craig Gidney. Jas paruošti brangu skaičiavimo išteklių požiūriu, o kartą panaudotos tokios būsenos negalima tiesiog panaudoti dar sykį.

Bendrovės apžvalgoje nurodoma, kad kai kuriuose vertinimuose šių būsenų gamybai tektų skirti iki 95 procentų kvantinio kompiuterio pajėgumų. Tai paaiškina tyrimo tikslą: mažinti paruošimo sąnaudas, kad didesnė būsimos sistemos dalis liktų pačioms naudingoms skaičiavimo užduotims.

Metodą 2024 metais teoriškai išplėtojo Google Quantum AI tyrėjai Craig Gidney, Noah Shutty ir Cody Jones, rašoma bendrovės pranešime. Jų siūlymas veikė kaip filtras: nedidelėje lusto srityje paruošta triukšminga būsena tikrinama suderintais matavimais, atmetant nepavykusius bandymus.

Praktinis įgyvendinimas pareikalavo ne vien teorijos patikrinimo, nes ankstyvuose bandymuose matuoti duomenys atrodė nesuderinami su fizikos dėsniais. Rosenfeld, pasak Google aprašymo, po kelių mėnesių patikrų nustatė neteisingą prielaidą komandos naudotame matavimo metode, o ne naują fizikinį efektą.

Prie neatitikties prisidėjo elektros įrangos parametrų slinktis ir temperatūros pokyčiai, kurie trikdė bandymo rezultatų patikimumą, nurodo tyrėjai. Komanda papildomai kontroliavo šį triukšmą ir sukūrė kitą vertinimo būdą, kuriame pats būsenų gryninimas naudojamas matavimo kokybei patikrinti.

Willow procesoriuje atliktas protokolas, bendrovės duomenimis, sumažino klaidas keturiasdešimt kartų, palyginti su negrynintomis būsenomis, ir pasiekė 99,99 procento loginių T būsenų tikslumą. Šie skaičiai apibūdina konkrečius eksperimento rezultatus, o ne visų galimų kvantinių operacijų ar viso procesoriaus patikimumą.

Tyrėjai taip pat pademonstravo būsenos perkėlimą tarp dviejų klaidų taisymo kodų, vadinamų spalviniu ir paviršiniu kodais, aiškina Google pranešimas. Eksperimente būsena perkelta iš trečio atstumo spalvinio kodo į penkto atstumo paviršinį kodą, tikrinant jos suderinamumą su platesne architektūra.

Google nurodo, kad perkelta išgryninta būsena išliko tinkama naudoti kitoje kodavimo struktūroje, todėl patikrintas ne vien jos paruošimas atskirai. Ši protokolo dalis taip pat buvo pasiūlyta 2024 metų teoriniame darbe, o dabar išbandyta realioje bendrovės įrangoje.

Kitas žingsnis, pasak pačios Google, bus parodyti, kad būsenų gryninimas veikia didesnėse sistemose ir išlaiko praktinį išteklių pranašumą. Bendrovė rezultatą laiko keliu į naudingą kvantinį kompiuterį su klaidų taisymu, tačiau pabrėžia likusius techninius iššūkius.