Caros Leitores;
Ao aplicar um sistema inovador de virtualização de qubits ao hardware de armadilha de íons, a Microsoft e a Quantinuum conseguiram criar quatro qubits lógicos altamente confiáveis a partir de apenas 30 qubits físicos, ao mesmo tempo em que demonstraram uma melhoria de 800x na taxa de erro.
Um supercomputador híbrido que combina capacidades clássicas e quânticas tem o potencial de resolver problemas antes intratáveis e abordar as questões globais mais urgentes. Quando alimentado por 100 qubits lógicos confiáveis, uma máquina híbrida poderia potencialmente resolver problemas científicos que são insolúveis em máquinas clássicas. Para tornar esse potencial uma realidade, são necessários avanços científicos e de engenharia. Hoje, a Microsoft está anunciando um avanço crítico que avança o campo da computação quântica ao melhorar a taxa de erro lógico em 800x quando comparado à taxa de erro em qubits físicos correspondentes, criando assim os qubits lógicos mais confiáveis até o momento.
Qubits físicos e lógicos
A computação quântica usa qubits para armazenar e processar informações. No entanto, os qubits de hoje são propensos a erros que limitam sua utilidade e a praticidade de todos os computadores quânticos barulhentos de escala intermediária. Existem duas abordagens para reduzir esses erros:
- Melhorar a qualidade dos qubits físicos e sua operação.
- Use técnicas avançadas para combinar vários qubits físicos em qubits virtuais mais confiáveis, que geralmente são chamados de qubits lógicos.
Apenas aumentar o número de qubits físicos com uma alta taxa de erro — sem melhorar essa taxa de erro — é inútil porque isso resultaria em um grande computador quântico que não é mais poderoso do que antes. Em contraste, quando qubits físicos com qualidade de operação suficiente são usados com um sistema especializado de orquestração e diagnóstico para habilitar qubits virtuais, somente então aumentar o número de qubits físicos resulta em computadores quânticos poderosos e tolerantes a falhas, capazes de executar computações mais longas e complexas.
Usando virtualização de qubit para criar qubits lógicos altamente confiáveis
Os resultados apresentados aqui foram obtidos ao acoplar o sistema de virtualização de qubits da Microsoft com o hardware especializado da Quantinuum. Os qubits de armadilha de íons da série H da Quantinuum e a arquitetura exclusiva Quantum Charged Coupled Device têm uma excelente fidelidade de porta de dois qubits de 99,8%. Ao aplicar nosso sistema de virtualização de qubits aos seus qubits, conseguimos executar 14.000 instâncias independentes até agora sem um único erro. Nosso sofisticado sistema tem diagnósticos e correções de erros integrados, permitindo-nos determinar facilmente quais erros precisam ser corrigidos e como corrigi-los.
Com nosso sistema de virtualização de qubits, conseguimos criar quatro qubits lógicos altamente confiáveis a partir de apenas 30 qubits físicos dos 32 disponíveis na máquina da Quantinuum. Quando emaranhados, esses qubits lógicos exibiram uma taxa de erro de circuito de 10 -5 ou 0,00001, o que significa que eles experimentariam um erro apenas uma vez a cada 100.000 execuções. Isso é uma melhoria de 800x sobre a taxa de erro de circuito de 8×10 -3 ou 0,008, medida a partir de qubits físicos emaranhados. Esse resultado foi alcançado por meio de uma combinação de diagnósticos avançados de erro de tempo de execução com rejeição de execução computacional e correção de erro. Você pode ler mais sobre nossos métodos e resultados .
Uma melhoria de 800x na taxa de erro corresponde a uma melhoria de 29 dB no sinal, que é a mesma obtida com um fone de ouvido com cancelamento de ruído de alta qualidade . Para expandir essa analogia, o ruído ambiental que existe em um avião representa o nível de ruído que os qubits físicos exibem. Ativar a função de cancelamento de ruído nos fones de ouvido para ouvir música, enquanto remove a maior parte do ruído ambiental, é semelhante a aplicar nosso sistema de virtualização de qubits.
A melhoria de 800x foi possível por meio de avanços nos protocolos de tolerância a falhas da Microsoft, que foram desenvolvidos por nossa equipe ao longo de muitos anos e envolvem design e otimização cuidadosos para reduzir muito o número de qubits físicos e as operações físicas necessárias para produzir qubits lógicos confiáveis. Esses resultados melhorarão ainda mais à medida que continuamos a otimizar nossos métodos.
por Dennis Tom, gerente geral da Azure Quantum
Krysta Svore, engenheira distinta e vice-presidente de desenvolvimento quântico avançado, Quantum na Microsoft
Para saber mais, acesse o link>
Fonte: AZURE / MICROSFT / Publicaçâo 03/04/2024
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