Google demonstreerib läbimurret "maagilise seisundi kultiveerimisel", vähendades kvantarvuti vigu 40 korda

Pilt: Google · Allikas

Google Quantum AI on katsetes saavutanud oma Willow protsessoril "maagilise seisundi kultiveerimise" kaudu veaarvu 40-kordse vähenduse, mis on ülevaates Science ajakirjas oluline läbimurre kvantarvutite suurima ressursipiirangu lahendamisel.

Kvantarvutid lubavad lahendada probleeme, mis on klassikaliste arvutite jaoks kättesaamatud, kuid nende süsteemide suurendamine sõltub tõhusast vea parandamise protsesside juhtimisest. Pikaajaline väljakutse on olnud ressursimahukas kvaliteetsete "maagiliste seisundite" loomine – spetsiaalsed kvantseisundid, mis on universaalsete kvantoperatsioonide teostamiseks vajalikud. Traditsiooniliselt nõuab nende maagiliste seisundite valmistamine märkimisväärset osa kvantarvuti võimsusest – hinnanguliselt kuni 95% –, mis tõsiselt piirab arvutusvõimsust.

Google Quantum AI on nüüd näidanud praktilist läbimurret: "maagilise seisundi kultiveerimine", mis on rakendatud nende Willow kvantarvutiprotsessoril ja annab varasemate meetoditega võrreldes 40-kordse vea vähenemise. See saavutus, mis on esitatud ajakirjas Science 15. oktoobril 2026, tähistab pöördepunkti skaleeritava ning praktilise kvantarvutuse suunas.

Maagilise seisundi kultiveerimise tehnika, mille Google'i teadlased on arendanud alates 2024. aastast, toimib mürarohkete kvantseisundite süstimisega kvantkiibi väikesele piirkonnale ning koordineeritud mõõtmistega, mis tuvastavad ja kõrvaldavad vigased seisundid. See "filtreerimise" ehk kultiveerimise protsess kasvatab tõhusalt erakordselt puhtaid ja madala veaga maagilisi seisundeid, mida saab kodeerida arvutuseks, märkimisväärselt vähendades ressursinõudeid.

Selle kontseptsiooni riistvaras rakendamine nõudis mitmete tehniliste takistustega toimetulekut. Näiteks varajased mõõtmised näitasid ootamatuid anomaaliaid, mis olid põhjustatud elektrilisest mürast ja temperatuuri kõikumistest, mis mõjutasid võrdluskatsete täpsust. Meeskond reageeris süsteemi juhtimiste tugevdamisega mürataseme vähendamiseks ning välja töötas uue enesereferentse võrdlusmeetodi, kasutades kultiveerimist ise tulemuste valideerimiseks.

Edasised uuendused hõlmavad edukat erinevate kvanti vea parandamise koodide ühendamist, muutes puhastatud maagilised seisundid üle "värvikoodide" – mis on optimeeritud kultiveerimiseks – ja tavaliselt kasutatavate "pinnakoodide" vahel vea parandamiseks, demonstreerides ühilduvust ja vastupidavust Google'i arhitektuuris.

Saadud maagilised seisundid jõudsid rekordilise loogilise täpsuseni 99,99%, püstitades uusi standardeid kvantmeetrikas. Kuigi selle protokolli skaleerimine suurematele kvantsüsteemidele on tuleviku väljakutse, kinnitab see eksperimentaalne valideerimine, et maagilise seisundi kultiveerimine suudab oluliselt vähendada üht kvantarvutuse kõige tõsisemat pudelikaelu.

Google Quantum AI rõhutab, et see verstapost toob kasulike, vea-parandatud kvantarvutite loomise visiooni reaalsusele lähemale, võimaldades arvutusülesandeid, mis on klassikaliste vahenditega saavutatamatud. Edasised uurimis- ja inseneriteaduslikud edusammud keskenduvad nüüd nende meetodite skaleerimisele ja praktiliseks kvantprotsessorisse integreerimisele.