Google a introdus un nou cip de calcul cuantic numit Willow, care demonstrează o piatră de hotar fără precedent în corectarea erorilor cuantice.
De asemenea, finalizează o sarcină complexă de referință în mai puțin de cinci minute, un calcul care ar fi nevoie de supercomputerul Frontier. aproximativ 10 septilioane de ani.
Frontierul Frontier supercomputer de la Hewlett Packard Enterprise (HPE), cunoscut și sub numele de OLCF-5, este primul supercomputer exascale verificat din lume, capabil să efectueze peste un miliard de calcule pe secundă (1,1 exaflops).
Această realizare se bazează pe demonstrațiile cuantice anterioare ale companiei, inclusiv debutul în 2019 al cipului Google Sycamore. Succesul lui Willow aduce industria mai aproape de dispozitivele cuantice practice capabile de calcule pe care hardware-ul clasic nu le poate realiza în mod fezabil.
Scalarea la 105 Qubiți
Cipul Willow, creat la unitatea cuantică Google din Santa Barbara, încorporează 105 qubiți, dublând aproape cei 53 de qubiți ai procesorului Sycamore de 53 de qubiți de la Google.
Un qubit este unitatea de bază de informații în calculul cuantic, similar cu un bit obișnuit de computer, dar poate exista în mai multe stări cuantice simultan, permițând calcule mai complexe.
Pe lângă simpla adăugare a mai multor qubiți, cercetătorii din spatele lui Willow au demonstrat că erorile nu cresc necontrolat cu scara.
În schimb, prin gruparea qubiților fizici în unități logice, Willow a devenit mai fiabilă, deoarece a crescut. „Cu alte cuvinte, am obținut o reducere exponențială a ratei de eroare”, a declarat Dr. Hartmut Neven, fondatorul și liderul Google Quantum AI.
„Această realizare istorică este cunoscută în domeniu ca „sub prag”.’— capacitatea de a reduce erorile în timp ce crește numărul de qubiți.”
Cercetătorii au arătat că crearea de qubiți logici în mod progresiv mai mare grilele — de la 3×3 la 5×5 la 7×7 — au redus ratele de eroare exponențial. Acest lucru confirmă faptul că, odată ce calitatea qubiților traversează o linie specifică, extinderea nu mărește erorile, ci le reduce.
Michael Newman, cercetător la Google Quantum AI, a făcut referire la originile acestei idei: „ În anii’90, s-a propus pentru prima dată că, dacă qubiții tăi sunt suficient de buni, dacă trec un fel de linie magică în nisip numită corectarea erorilor cuantice. prag…”Acum, Willow transformă acest prag teoretic într-un fapt experimental.
[conținut încorporat]
Eșantionarea aleatorie a circuitelor (RCS) este testul ales pentru a verifica dincolo de clasicul performanță Este o sarcină de calcul cuantică care implică eșantionarea din distribuția probabilității rezultatelor pentru circuite cuantice generate aleatoriu.
RCS este un candidat principal pentru demonstrarea supremației cuantice, deoarece este proiectat să fie prohibitiv de dificil pentru computerele clasice. să simuleze, în același timp fezabil pentru implementarea computerelor cuantice.
În 2019, Sycamore a finalizat un benchmark RCS în puțin peste trei minute, o sarcină estimată anterior că va dura mii de ani unui supercomputer de top.
Acum, Willow avansează în mod dramatic acest punct de referință. Un test RCS pe care Willow îl efectuează în mai puțin de cinci minute l-ar provoca pe Frontier timp de 10 septilioane (10^25) de ani.
„Dacă nu poți câștiga la eșantionarea aleatorie a circuitelor, nu poți câștiga la niciun alt algoritm. fie. Următoarea sarcină este de a antrena această putere masivă de calcul pentru o sarcină de care curentul principal ar avea grijă”, a spus dr. Neven.
Coerență mai lungă și potențial practic
Qubiții lui Willow mențin coerența – păstrându-și stări cuantice – de aproximativ cinci ori mai lungi decât mai devreme Aceste timpi de coerență îmbunătățiți extind fereastra pentru calcule complexe și sporesc și mai mult stabilitatea cipului.
În timp ce RCS demonstrează că mașinile cuantice pot depăși limitele clasice, următorul pas implică aplicarea puterii lor la problemele care contează pentru industrie. și cercetarea. Astfel de aplicații din lumea reală pot include simularea de molecule complexe pentru descoperirea de medicamente sau modelarea materialelor la nivel atomic.
[conținut încorporat]
Către un calcul cuantic util
Dezvăluind că sistemele cuantice pot rula dincolo de sarcinile clasice, fără ca ratele de eroare să scape de sub control, Willow pregătește terenul pentru noi utilizări practice. Foaia de parcurs Google sugerează că, de-a lungul timpului, calculul cuantic poate deveni la fel de indispensabil ca și supercalculatoarele clasice de astăzi.
Performanța lui Willow-obținerea corectării erorilor sub pragul și depășirea cu mult hardware-ul clasic-indică faptul că era utilă, preconizată de mult timp, calculul cuantic s-ar putea în sfârșit să se apropie.
