Google osiąga przełom w obliczeniach kwantowych: wskaźnik błędów zmniejszony 40-krotnie, pokonano kluczowe ograniczenie zasobów
Google zweryfikował technologię o nazwie „Magic State Breeding” na swoim procesorze Willow, redukując współczynnik błędów kwantowych około 40-krotnie, a wierność logiczną T-stanu osiągnęła 99,99%, ustanawiając najwyższy dotychczasowy rekord w tej dziedzinie. Jeśli ten przełom zostanie pomyślnie rozszerzony, znacząco zmniejszy rozmiar sprzętu potrzebnego do budowy odpornych na błędy systemów kwantowych, co ma ważne znaczenie dla komercjalizacji obliczeń kwantowych.
Zespół Google Quantum AI osiągnął kluczowy przełom w dziedzinie obliczeń kwantowych, który może znacząco zmniejszyć koszty sprzętu potrzebnego do budowy praktycznych systemów kwantowych.
Odpowiednie badania zostały opublikowane w czwartek w czasopiśmie „Science”. Google zweryfikował na swoim procesorze Willow technikę nazwaną „magic state cultivation” („hodowla stanów magicznych”), obniżając wskaźnik błędów kwantowych około 40-krotnie, osiągając wierność logiczną stanu T na poziomie 99,99%. Jest to dotychczas najwyższy rekord w tej dziedzinie.
Produkcja „magic state” od dawna była uznawana za główną barierę skalowania obliczeń kwantowych — szacuje się, że nawet 95% mocy obliczeniowej komputera kwantowego może być przeznaczone na generowanie „magic state”, a rzeczywiste zasoby przeznaczone na obliczenia są bardzo ograniczone.
Jeśli ten przełom zostanie skutecznie powiększony, radykalnie zmniejszy skalę sprzętu potrzebną do budowy odpornych na błędy systemów kwantowych, co będzie miało ogromne znaczenie dla komercjalizacji obliczeń kwantowych.
Jednocześnie Google podkreśla, że technika ta nadal wymaga weryfikacji na większą skalę i jest jeszcze daleko od praktycznych zastosowań kwantowych obliczeń.
Na moment publikacji, cena akcji Google wzrosła w czwartek o 0,24%.
Magic state: czarna dziura zasobów obliczeń kwantowych
Magic state jest kluczowym elementem umożliwiającym „uniwersalne” obliczenia kwantowe. Aby procesory kwantowe mogły wykonywać złożone operacje wykraczające poza możliwości klasycznych komputerów, muszą polegać na magic state do generowania wymaganych zestawów operacji kwantowych. Magic state nie może być ponownie użyty po wyprodukowaniu, co czyni go rzadkim zasobem.
Wyzwanie stanowi również koszt produkcji. Niektóre szacunki pokazują, że komputery kwantowe mogą potrzebować aż 95% całkowitej mocy obliczeniowej na produkcję magic state, pozostawiając bardzo niewiele zasobów na faktyczne zadania obliczeniowe.
Ten problem został przewidziany już w 2004 roku przez naukowców, a przez kolejne dwadzieścia lat społeczność naukowa nieustannie próbowała obniżyć koszty produkcji magic state, jednak postępy były powolne.
Propozycja hodowli magic state: znaczny wzrost efektywności zasobów
W 2024 roku badacze Google Quantum AI — Craig Gidney, Noah Shutty i Cody Jones — zaproponowali technikę hodowli magic state, opierając się na wcześniejszych publikacjach.
Rdzeniem koncepcji jest zaprojektowanie procesu produkcji magic state jako systemu filtrującego: wprowadzenie zaszumionych stanów kwantowych do niewielkiego obszaru na chipie, a następnie wykrywanie i odrzucanie wadliwych prób poprzez serię wysoce zsynchronizowanych operacji pomiarowych. Dzięki temu „hoduje się” stan kwantowy o wysokiej czystości i niskim wskaźniku błędów, jednocześnie kodując go w większym, bardziej użytecznym formacie.
Jednak przejście od teorii do implementacji sprzętowej nie było łatwe. Naukowiec Emma Rosenfeld w początkowych testach uzyskiwała dane, które „wydawały się przeczyć prawom fizyki”.
Po kilku miesiącach dochodzenia, zespół odkrył, że przyczyną problemów były błędne założenia w technice pomiaru — hałas generowany przez dryf urządzeń elektrycznych i zmiany temperatury w laboratorium zaburzał skuteczność testów wzorcowych.
Aby temu zaradzić, zespół nie tylko wprowadził dodatkowe kontrole w systemie, aby ograniczyć wpływ hałasu, lecz także opracował nową technikę testów wzorcowych, wykorzystującą sam proces hodowli magic state jako narzędzie kalibracji.
Rekordowa wierność i błędy
Na procesorze Willow wyżej opisane rozwiązanie umożliwiło ostatecznie obniżenie wskaźnika błędów około 40-krotnie w porównaniu do niehodowanych stanów kwantowych, osiągając wierność logiczną T na poziomie 99,99%, co bije rekordy w tej dziedzinie.
Zespół Google dokonał także istotnego pokazu, weryfikując, że wyhodowany magic state może być pomyślnie przeniesiony między dwoma różnymi schematami korekcji kwantowych błędów — konkretnie z color code o odległości 3 (nowsza metoda korekcji błędów odpowiednia do operacji hodowlanych) na surface code o odległości 5 (bardziej dojrzała metoda korekcji błędów).
Ta „przeszczepiona” operacja udowodniła, że oczyszczony stan kwantowy może stabilnie przetrwać i zostać przeniesiony wewnątrz sprzętu, co toruje drogę do integracji techniki hodowli magic state z obecną architekturą obliczeń kwantowych Google.
Pomimo osiągniętego postępu, Google jasno deklaruje, że technika hodowli magic state nadal wymaga weryfikacji na większą skalę, zanim będzie mogła być prawdziwie wykorzystana do rzeczywistych zadań obliczeń kwantowych, a liczne wyzwania techniczne pozostają nierozwiązane.
Zastrzeżenie: Treść tego artykułu odzwierciedla wyłącznie opinię autora i nie reprezentuje platformy w żadnym charakterze. Niniejszy artykuł nie ma służyć jako punkt odniesienia przy podejmowaniu decyzji inwestycyjnych.
Może Ci się również spodobać
Wall Street obawia się, że Besant ponownie podejmie działania mające na celu obniżenie rentowności; kluczowe wskazówki mogą pojawić się w ten piątek.
W ten piątek główni dealerzy pierwotnego rynku obligacji skarbowych otrzymają rutynową ankietę od Departamentu Skarbu USA przed ogłoszeniem informacji dotyczących refinansowania. Citi spodziewa się, że ankieta może sugerować ograniczenie emisji obligacji długoterminowych, a nawet rezygnację z emisji 20-letnich obligacji skarbowych. Morgan Stanley podkreśla natomiast: "Kolejne dwa ogłoszenia dotyczące refinansowania będą kluczowe, zwłaszcza to w listopadzie, które nastąpi tuż po wyborach środka kadencji."
Nastroje ucieczki do bezpiecznych aktywów przeważają nad obawami inflacyjnymi, obligacje skarbowe Europy i USA rosną, rentowność obligacji amerykańskich w trakcie sesji spada o ponad 10 punktów bazowych
Inwestorzy zaniepokojeni utrzymującą się wysoką inflacją coraz bardziej zwracają uwagę na potencjalny wpływ wysokich kosztów kredytu na wzrost gospodarczy. W komentarzach spadek rentowności amerykańskich obligacji skarbowych wiązany jest ze wzrostem kosztów finansowania firm związanych ze sztuczną inteligencją, co sugeruje, że presja wywierana na akcje technologiczne i sektor infrastruktury AI skłania kapitał do przenoszenia się do bezpiecznych aktywów, takich jak obligacje skarbowe.
Ceny krypto
Więcej
