Google prezentuje przełomową „hodowlę stanów magicznych” zmniejszającą błędy w obliczeniach kwantowych aż 40-krotnie

Image: Google · Source

Google Quantum AI eksperymentalnie osiągnęło 40-krotną redukcję błędów dzięki „hodowli stanów magicznych” na procesorze Willow, co stanowi kluczowy postęp w rozwiązywaniu największego ograniczenia zasobów w obliczeniach kwantowych, opisany w publikacji w czasopiśmie Science.

Obliczenia kwantowe obiecują rozwiązywanie problemów niedostępnych dla komputerów klasycznych, jednak skalowanie tych systemów zależy od efektywnego zarządzania procesami korekcji błędów. Od dawna wyzwaniem jest zasobożerne tworzenie wysokiej jakości „stanów magicznych” – specjalnych stanów kwantowych niezbędnych do wykonywania uniwersalnych operacji kwantowych. Tradycyjnie produkcja tych stanów pochłania znaczną część mocy obliczeniowej komputera kwantowego – szacuje się nawet do 95% – co poważnie ogranicza jego możliwości.

Google Quantum AI zaprezentowało teraz praktyczny przełom: „hodowlę stanów magicznych” wdrożoną na procesorze kwantowym Willow, co pozwoliło na zmniejszenie błędów aż 40-krotnie względem wcześniejszych metod. To osiągnięcie, opisane w Journal Science 15 października 2026 roku, stanowi kluczowy krok ku skalowalnym i praktycznym obliczeniom kwantowym.

Technika hodowli stanów magicznych, rozwijana przez badaczy Google od 2024 roku, polega na wstrzykiwaniu zaszumionych stanów kwantowych do małego obszaru układu kwantowego oraz wykonywaniu skoordynowanych pomiarów, które wykrywają i eliminują wadliwe stany. Ten proces „filtracji” lub hodowli skutecznie generuje wyjątkowo czyste, o niskim poziomie błędów stany magiczne, które mogą być kodowane do wykorzystania w obliczeniach, znacznie zmniejszając zapotrzebowanie na zasoby.

Wdrożenie tej koncepcji w sprzęcie fizycznym wymagało pokonania wielu trudności technicznych. Na przykład wczesne pomiary wykazywały niespodziewane anomalie spowodowane przez szumy elektryczne i wahania temperatury wpływające na dokładność benchmarków. Zespół zareagował, ulepszając kontrolę systemu w celu redukcji szumów oraz opracowując nową metodę referencyjnego benchmarkingu, wykorzystującą samą hodowlę do weryfikacji wydajności.

Dalsze innowacje obejmowały pomyślne interoperowanie różnych kodów korekcji błędów kwantowych poprzez transfer oczyszczonych stanów magicznych między „kodami kolorów” zoptymalizowanymi pod hodowlę a „kodami powierzchni” powszechnie stosowanymi do korekcji błędów, demonstrując kompatybilność i niezawodność w architekturze Google.

Uzyskane w ten sposób stany magiczne osiągnęły rekordową logikę fidelności na poziomie 99,99%, ustanawiając nowe standardy w metrologii kwantowej. Chociaż skalowanie tego protokołu do większych systemów kwantowych pozostaje wyzwaniem na przyszłość, eksperymentalna walidacja potwierdza, że hodowla stanów magicznych może istotnie zmniejszyć jedno z największych ograniczeń w obliczeniach kwantowych.

Google Quantum AI podkreśla, że ten kamień milowy przybliża wizję budowy użytecznych, korygowanych błędów komputerów kwantowych, umożliwiających wykonywanie zadań niedostępnych metodami klasycznymi. Dalsze badania i rozwój inżynieryjny skoncentrują się teraz na skalowaniu i integrowaniu tych technik w praktyczne procesory kwantowe.