گوگل می گوید تصحیح خطا به رایانه های کوانتومی مفید منجر می شود

توسط متیو اسپارکس

کامپیوتر کوانتومی گوگل (سمت چپ) می تواند اشتباهات خود را برطرف کند

درباره این موضوعات بیشتر بدانید:


منبع: https://www.newscientist.com/article/2360977-google-says-error-correction-will-lead-to-useful-quantum-computers/?utm_campaign=RSS%7CNSNS&utm_source=NSNS&utm_medium=RSS&utm_content=home

بلوک های سازنده یک کامپیوتر کوانتومی کیوبیت هستند، شبیه ترانزیستورها در یک تراشه کامپیوتری معمولی. اما کیوبیت های امروزی مستعد تداخل و خطاهایی هستند که اگر بخواهیم کامپیوترهای کوانتومی به اندازه کافی بزرگ بسازیم تا در واقع مسائل دنیای واقعی را حل کنند، باید شناسایی و اصلاح شوند.

او می‌گوید: «برای دستیابی به بهبود نرخ خطای منطقی با پیشرفت فناوری، اجزای جداگانه پردازنده باید کمی بیشتر بهبود یابد. “[But] چیزی که در سری نسخه‌هایی که تیم تولید می‌کند می‌بینیم این است که بعد از هر انتشار به طرز چشمگیری بهبود می‌یابند. فکر نمی‌کنم سال‌ها قبل از اینکه بتوانیم تصحیح خطای کوانتومی تکاملی را ببینیم صحبت می‌کنیم، فکر می‌کنم آنها بسیار نزدیک هستند.

کامپیوتر کوانتومی گوگل
فرناندو گونزالس-زالبا در دانشگاه کمبریج می‌گوید که اگر بهبود بیشتری در میزان خطا مشاهده می‌شد، خوب بود، اما تحقیقات در مسیر درستی پیش می‌رود.

اکنون گوگل نشان داده است که می توان اندازه کیوبیت های منطقی را افزایش داد و این مقیاس منجر به کاهش میزان خطای کلی می شود. اگر بتوان این روند را ادامه داد و مقیاس کامپیوترهای کوانتومی را افزایش داد، آنگاه آنها قادر خواهند بود محاسباتی را انجام دهند که حتی در قدرتمندترین کامپیوترهای کلاسیک نیز غیرممکن است. نون می‌گوید اکنون «اطمینان محسوس» در تیم وجود دارد که گوگل یک کامپیوتر کوانتومی مفید تجاری ایجاد خواهد کرد.

برای اولین بار، گوگل نشان داد که می توان تعداد کل خطاهای تولید شده توسط یک کامپیوتر کوانتومی را کاهش داد، به این معنی که می توان دستگاه های بزرگتر و مفیدتری ساخت.

فن آوری


23 فوریه 2023

FREDERIC J. BROWN/AFP از طریق Getty Images

این تیم با استفاده از نسل سوم پردازنده کوانتومی Sycamore گوگل که دارای 53 کیوبیت است، به نقطه عطف منطقی کیوبیت خود رسید. کیوبیت‌های منطقی کد سطحی معمولاً شبکه‌ای از کیوبیت‌ها هستند که با کیوبیت دیگری با همان اندازه جفت می‌شوند و یک کیوبیت برای اندازه‌گیری ارزش بقیه رزرو شده است. آزمایش این شرکت شاهد حرکت از شبکه‌های 3 در 3، شامل 17 کیوبیت فیزیکی، به شبکه‌های 5 در 5 با استفاده از 49 کیوبیت بود، به این معنی که تقریباً کل پردازنده به عنوان یک کیوبیت منطقی عمل می‌کرد. این افزایش منجر به کاهش نرخ خطا از 3.028٪ به 2.914٪ شد.

تیم گوگل اعتراف می کند که این پیشرفت اندک است، اما می گوید که در تئوری، فرآیند مقیاس بندی می تواند به طور نامحدود ادامه یابد و راه را برای یک کامپیوتر کوانتومی مقاوم به خطا که می تواند به طور قابل اعتماد وظایف مفیدی را انجام دهد، هموار می کند. اما حرکت به سمت یک کیوبیت منطقی 6 در 6 – که شامل 71 کیوبیت فیزیکی می شود – با نسل فعلی پردازنده های کوانتومی این شرکت غیرممکن است و به یک جهش بزرگ در سخت افزار نیاز دارد.

گوگل نشان داده است که رویکردش برای تصحیح خطای کوانتومی – که به عنوان بخش مهمی از توسعه رایانه‌های کوانتومی مفید تلقی می‌شود – مقیاس‌پذیر است و به محققان این شرکت اطمینان می‌دهد که دستگاه‌های عملی ظرف چند سال آینده آماده خواهند شد.

یک رویکرد رایج برای این امر تصحیح کد سطحی نامیده می‌شود که در آن بسیاری از کیوبیت‌های فیزیکی به‌عنوان یک کیوبیت منطقی عمل می‌کنند و اساساً افزونگی را معرفی می‌کنند. تصحیح خطا در رایانه‌های کلاسیک به همین خوبی کار می‌کند، اما در رایانه‌های کوانتومی یک پیچیدگی اضافی وجود دارد زیرا هر کیوبیت در یک برهم‌نهی مختلط از 0s و 1s وجود دارد و هر تلاشی برای اندازه‌گیری آنها مستقیماً داده‌ها را از بین می‌برد.

این بدان معناست که افزودن کیوبیت‌های فیزیکی بیشتر به کیوبیت منطقی شما می‌تواند واقعاً مضر باشد. توضیح می‌دهد: «تا کنون، زمانی که مهندسان سعی کرده‌اند مجموعه‌های بزرگ‌تر و بزرگ‌تری از کیوبیت‌های فیزیکی را در کیوبیت‌های منطقی سازمان‌دهی کنند تا به نرخ خطای کمتری دست یابند، برعکس اتفاق افتاده است». هارتموت نون این گوگل

گوگل این را زمانی نشان داد که برای اولین بار در سال 2021 یک سیستم تصحیح خطای کار را اعلام کرد که منجر به افزایش خالص خطاها شد. کار بعدی در موسسه کوانتومی مشترک در مریلند توانست به نقطه‌ای برسد که کیوبیت‌های منطقی نرخ خطا را بدتر نمی‌کنند، البته در سطح فنی و نه عملی.

توسط احمد گل کار

احمد گل کار