მიუხედავად იმისა, რომ კვანტური კომპიუტერების პრაქტიკაში დანერგვაში წინსვლაა, კუბიტებზე დაფუძნებული სისტემა მაინც არასტაბილური და შეცდომებისადმი ძლიერ მოწყვლადი რჩება. ამ პრობლემის აღმოსაფხვრელად, Google-მა უდიდესი ნაბიჯი გადადგა წინ.
ახლად წარმოდგენილ კვანტურ ჩიპში, რომელსაც Willow უწოდეს, Google-ის ინჟინრებმა მნიშვნელოვანი ნაბიჯი გადადგეს შეცდომების გამოსწორებაში. კონკრეტულად, შეძლეს, რომ ერთი ლოგიკური კუბიტი იმდენად სტაბილურად შეენარჩუნებინათ, რომ შეცდომები ალბათ საათში ერთხელ მომხდარიყო, რაც მნიშვნელოვანი გაუმჯობესებაა წინა ჩიპებთან შედარებით, რომლებშიც შეცდომები ყოველ რამდენიმე წამში ხდებოდა.
კუბიტები კვანტური ინფორმაციის საბაზისო საშენი მასალაა. კლასიკური კომპიუტინგის ბიტებისგან განსხვავებით, რომელიც 1 ან 0-ით ინახება, კუბიტების შენახვა შესაძლებელია 1, 0 ან ორივეს სუპერპოზიციით. კომბინაცია მძლავრი ხელსაწყოა ისეთი ალგორითმების შესაქმნელად, რომლებსაც შეუძლიათ გადაწყვიტონ პრობლემები, რომელთა გადასაჭრელადაც კლასიკურ კომპიუტერებს ძალიან დიდი ხანი უნდათ ან საერთოდაც არ შეუძლიათ.
სამწუხაროდ, კუბიტები საკმაოდ დელიკატური რამ არის, მათი სუპერპოზიციები მიდრეკილია გარემოსთან გადახლართვისკენ და მათი მათემატიკური მახასიათებლების დაკარგვისკენ. მიუხედავად იმისა, რომ ამჟამინდელი სისტემები საკმარისად მტკიცეა, რათა 99,9-პროცენტიანი საიმედოობა უზრუნველყოს, პრაქტიკული სისტემებისთვის საჭიროა, რომ შეცდომის მაჩვენებელი ახლოს იყოს ტრილიონში ერთთან.
ამ მყიფე კუბიტებში შეცდომებთან საბრძოლველად, მკვლევრებს შეუძლიათ, ერთი ლოგიკური კუბიტი სუპერპოზიციაში მყოფი ნაწილაკების რაოდენობაზე განავრცონ. თუმცა, ასეთი მასშტაბირება მხოლოდ იმ შემთხვევაში მუშაობს, თუკი დამატებითი ფიზიკური კუბიტები შეცდომებს იმაზე გაცილებით სწრაფად ასწორებენ, ვიდრე წარმოქმნიან.
„Willow პირველი პროცესორია, რომელშიც შეცდომებშესწორებული კუბიტები ექსპონენტურად უმჯობესდება, რაც უფრო დიდი ხდება. ყოველ ჯერზე, როცა დაშიფრულ კუბიტებს 3×3-დან 5×5-მდე და 7×7-მდე ვზრდით ფიზიკურ კუბიტთა ბადეში, კოდირებული შეცდომის მაჩვენებელი ორჯერ ითრგუნება“, — წერენ Google Quantum AI ჯგუფის მეცნიერები, მაიკლ ნიუმენი და კევინ სატცინგერი.
Willow-ს 105 ფიზიკური კუბიტი აქვს; მისი არქიტექტურისა და შეცდომების შემსწორებელი ალგორითმების კომბინაციამ, რომელსაც ის იყენებს, განაპირობა მისი წარმატება სტაბილურობის თვალსაზრისით — რომელშიც მეტი კუბიტი ნიშნავს ნაკლებ შეცდომას.
ეს კი პრობლემა იყო, რადგან კვანტური შეცდომების შესწორების მეთოდები პირველად 1990-იანი წლების შუაში გამოჩნდა. მიუხედავად იმისა, რომ ჯერ კიდევ გრძელი გზაა კვანტური კომპიუტინგის სრული რეალიზებისთვის, ამ მიდგომის შემდეგ, ფართომასშტაბიანი კვანტური ოპერაციები შესაძლოა ხელმისაწვდომი გახდეს.
„ეს წარმოაჩენს ექსპონენციურ შეცდომათა დათრგუნვას, რასაც განაპირობებს კვანტურ შეცდომათა კორექცია — კვანტური კომპიუტინგის თითქმის 30-წლიანი მიზანი და საკვანძო ელემენტი ფართომასშტაბიანი კვანტური აპლიკაციების განბლოკვისთვის“, — წერენ ნიუმენი და სატცინგერი.
სტაბილურობა Willow-ს მხოლოდ ერთადერთი სარგებელი როდია: Google-ის განცხადებით, კონკრეტული კვანტური ამოცანის შესასრულებლად მას ხუთი წუთი სჭირდება, რისთვისაც ამჟამინდელ ერთ-ერთ ყველაზე სწრაფ სუპერკომოიუტერს 10 სეპტილიონი წელიწადი დასჭირდებოდა (ერთი სეპტილიონი არის რიცხვი 1-იანი 24 ნულით).
კვანტურ სისტემებში შეცდომები მუდამ იქნება, მაგრამ მკვლევრებს სურთ, მათი რაოდენობა ისე შეამცირონ, რომ კვანტური დამუშავება პრაქტიკული გახდეს. ამისათვის კი საჭიროა უკეთესი ტექნიკური უზრუნველყოფა, უფრო მეტი კუბიტი და განახლებული ალგორითმები.
„როგორც ჩანს, კვანტურ შეცდომათა კორექცია ახლა მუშაობს, მაგრამ არსებობს დიდი ნაპრალი ამჟამინდელ ათასში ერთი შეცდომის მაჩვენებელსა და ხვალინდელ მილიონში ერთი შეცდომის მაჩვენებელს შორის“, — წერენ ნიუმენი და სატცინგერი.
კვლევის წინასწარი ვერსია Nature-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.
