Google demonstrē pārsteidzošu "maģisko stāvokļu kultivēšanu", samazinot kvantu skaitļošanas kļūdas 40 reizes

Attēls: Google · Avots

Google Quantum AI eksperimentāli sasniedz 40 reizes mazāku kļūdu līmeni izmantojot "maģisko stāvokļu kultivēšanas" tehnoloģiju uz Willow procesora, kas ir būtisks solis kvantu skaitļošanas lielākās resursu problēmas risināšanā, kā aprakstīts žurnālā Science.

Kvantu skaitļošana sola risināt problēmas, kas ir ārpus klasisko datoru sasniedzamības, taču šo sistēmu mērogošana ir atkarīga no efektīvas kļūdu koriģēšanas procesu pārvaldīšanas. Ilgstoša problēma ir bijis resursus prasīgais augstas kvalitātes "maģisko stāvokļu" radīšanas process — īpaši kvantu stāvokļi, kas ir būtiski universālu kvantu operāciju veikšanai. Tradicionāli šo maģisko stāvokļu radīšana noslogo kvantu datora kapacitāti līdz pat 95%, būtiski ierobežojot aprēķinu jaudu.

Tagad Google Quantum AI demonstrējis praktisku pārsteigumu: "maģisko stāvokļu kultivēšanu", kas īstenota Willow kvantu procesorā, nodrošinot 40 reizes samazinātu kļūdu skaitu salīdzinājumā ar iepriekš pieņemtajām pieejām. Šis sasniegums, kā ziņots žurnālā Science 2026. gada 15. oktobrī, ir izšķirošs solis uz mērogojamu un praktisku kvantu skaitļošanu.

Maģisko stāvokļu kultivēšanas tehnika, ko no 2024. gada izstrādā Google pētnieki, darbojas, injicējot trokšņainus kvantu stāvokļus kvantu čipa nelielā zonā un veicot koordinētas mērīšanas, kas identificē un novērš bojātus stāvokļus. Šis "filtrēšanas" vai kultivēšanas process efektīvi attīra un audzē izcili tīrus, ar mazu kļūdu līmeni maģiskos stāvokļus, kurus var kodēt izmantošanai aprēķinos, būtiski samazinot resursu prasības.

Šī koncepcijas ieviešana fiziskajā aparatūrā prasīja vairākus tehniskus izaicinājumus. Piemēram, sākotnējās mērīšanas rāda negaidītas anomālijas elektriskā trokšņa un temperatūras svārstību dēļ, kas ietekmēja testēšanas precizitāti. Komanda reaģēja, uzlabojot sistēmas kontroli troksņa samazināšanai un izstrādājot jaunu pašreferencējošu testēšanas metodi, izmantojot pašu kultivēšanu, lai pārbaudītu veiktspēju.

Turpmākie jauninājumi ietvēra veiksmīgu dažādu kvantu kļūdu koriģēšanas kodu sasaisti, pārnesot attīrītos maģiskos stāvokļus starp "krāsu kodiem" (optimizētiem kultivēšanai) un tradicionālajiem "virsmas kodiem", kas parasti tiek izmantoti kļūdu labošanai, demonstrējot saderību un noturību Google arhitektūrā.

Rezultātā iegūtie maģiskie stāvokļi sasniedza rekordlielu loģisko precizitāti 99,99%, nosakot jaunus standartus kvantu metrijā. Lai gan šī protokola mērogošana lielākām kvantu sistēmām ir nākotnes izaicinājums, šī eksperimentālā apstiprināšana pierāda, ka maģisko stāvokļu kultivēšana var būtiski mazināt vienu no kvantu skaitļošanas visnopietnākajiem šķēršļiem.

Google Quantum AI uzsver, ka šis sasniegums tuvina noderīgu, kļūdu koriģējošu kvantu datoru izveides redzējumu realitātei, ļaujot veikt aprēķinu uzdevumus, kas klasiskām metodēm ir neiespējami. Turpmākais pētījums un inženiertehniskie uzlabojumi tagad koncentrēsies uz šo paņēmienu mērogošanu un integrāciju praktiskos kvantu procesoros.