Google Willow может решить проблему квантовых вычислений

Несмотря на прогресс, достигнутый для того, чтобы сделать квантовые компьютеры практичными, системы на основе кубитов остаются нестабильными и очень уязвимыми к ошибкам. Возможно, компания Google сделала серьезный шаг к их исправлению.

Об этом рассказывает Science Alert.

Какие проблемы квантовых компьютеров решает Google Willow

Инженеры Google добились значительного прогресса в обработке ошибок благодаря недавно разработанному квантовому чипу Willow. Они смогли поддерживать один логический кубит достаточно стабильно, что позволяло им допускать ошибку примерно раз в час, что является значительным улучшением по сравнению с предыдущими настройками, где ошибки возникали каждые несколько секунд.

Квантовая информация состоит из кубитов. В отличие от битов классических вычислений эти кубиты могут сохранять 1, 0 или суперпозицию обоих. Эта комбинация является эффективным инструментом для создания алгоритмов, которые могут решать проблемы, решение которых традиционным компьютерами займет слишком много времени, если бы они вообще могли справиться с этим.

К сожалению, кубиты — деликатные вещи, и их суперпозиции часто приводят к связи с окружающей средой, что приводит к потере математических свойств. Сегодняшние системы достаточно надежны, чтобы обеспечить 99,9-процентную надежность, но уровень ошибок для практических систем должен составлять примерно одну на триллион.

Исследователи могут распределить один логический кубит между несколькими частицами в суперпозиции, чтобы предотвратить ошибки в этих небольших кубитах. Но это масштабирование работает только тогда, когда есть дополнительные физические кубиты, которые исправляют ошибки гораздо быстрее, чем создают их.

"Willow стал первым чипом, в котором кубиты с исправлением ошибок становятся экспоненциально лучше, когда они становятся больше", — пишут Майкл Ньюман и Кевин Сацингер, исследователи из команды Google Quantum AI.

По их словам, каждый раз, когда они увеличивают закодированные кубиты с 3x3 до 5x5 или 7x7 решетки физических кубитов, частота закодированных ошибок уменьшается вдвое.

У Willow есть 105 физических кубитов, и сочетание его архитектуры и алгоритмов исправления ошибок, которые он использует, привело к успеху с точки зрения стабильности — где больше кубитов означает меньше ошибок.

Это была проблема с тех пор как методы квантовой коррекции ошибок были впервые представлены в середине 1990-х годов. Хотя впереди еще долгий путь к полностью реализуемым квантовым вычислениям, крупномасштабные квантовые операции могут быть, по крайней мере, осуществимы с помощью этого подхода.

"Это демонстрирует экспоненциальное подавление ошибок, обещанное квантовой коррекцией ошибок, почти 30-летней целью для квантовых вычислений и ключевым элементом для разблокирования крупномасштабных квантовых программ", — пишут Ньюман и Сацингер.

Несмотря на то, что стабильность является одним из преимуществ Willow, Google утверждает, что чип может выполнить определенное квантовое задание за 5 минут, которое самый быстрый суперкомпьютер в мире выполняет примерно за 10 септильонов лет. Хотя заявка касается специально созданной задачи для квантовых компьютеров, однако она показывает, что это уже возможно.

Хотя ошибки всегда будут присутствовать в квантовых системах, исследователи стремятся снизить их до такой степени, чтобы квантовая обработка была практической. Чтобы добиться этого, нужно лучшее оборудование, больше кубитов и обновленные алгоритмы.

Напомним, Google собирается осуществить ранний выпуск Android 16 весной 2025 года. До этого времени разработчики приложений будут получать бета-версии и предварительные обзоры.

Также мы писали, что каждый год Google обнародует рейтинги лучших приложений на Android. В этом году награды получили немало приложений, книг и игр.