فهرست مطالب
گوگل با روش پرورش حالت جادویی در پردازنده Willow، خطاهای کوانتومی را ۴۰ برابر کاهش داد و به وفاداری منطقی ۹۹٫۹۹ درصدی رسید.
به گزارش سرویس سخت افزار تک‌ناک،این دستاورد گامی مهم در مسیر توسعه رایانش کوانتومی کاربردی به شمار می‌رود، هرچند استفاده عملی از آن همچنان به آزمایش‌های بیشتر در مقیاس بزرگ‌تر نیاز دارد.
پرورش حالت جادویی چگونه خطاهای کوانتومی را کاهش می‌دهد؟
گوگل می‌گوید پژوهشگران این شرکت حدود دو سال پیش ایده‌ای را از منابع علمی موجود گرفتند، آن را بهبود دادند و به روشی تبدیل کردند که اکنون «پرورش حالت جادویی» نامیده می‌شود.
در این روش، یک حالت کوانتومی نویزی به بخش کوچکی از تراشه تزریق می‌شود. سپس مجموعه‌ای از اندازه‌گیری‌ها برای شناسایی خطاها انجام می‌گیرد و تلاش‌های ناموفق کنار گذاشته می‌شوند. هدف این فرایند، تولید حالتی کوانتومی خالص‌تر با خطای کمتر است که بتوان آن را برای کدگذاری‌های بزرگ‌تر نیز به کار گرفت.
اجرای این روش به نوآوری‌های فنی تازه و توسعه یک شیوه جدید برای سنجش عملکرد نیاز داشت. گوگل اعلام کرده است که ترکیب این نوآوری‌های الگوریتمی و راهکارهای مهندسی، زمینه دستیابی به نتایجی کم‌سابقه در اندازه‌گیری‌های کوانتومی را فراهم کرده است.
عبور از گلوگاه قدیمی رایانش کوانتومی
پژوهشگران از سال ۲۰۰۴ می‌دانستند که اجرای برنامه‌های کاربردی روی رایانه‌های کوانتومی با یک محدودیت مهم روبه‌رو است. این رایانه‌ها برای اجرای مجموعه‌ای از عملیات کوانتومی و اصلاح خطاهای آن‌ها به حالت‌های جادویی نیاز دارند. این حالت‌ها امکان اجرای عملیاتی را فراهم می‌کنند که فراتر از توان رایانش کلاسیک هستند.
با این حال، تولید حالت‌های جادویی منابع محاسباتی زیادی مصرف می‌کند. برخی برآوردها نشان می‌دادند که ممکن است تا ۹۵ درصد ظرفیت کل یک رایانه کوانتومی صرف تولید این حالت‌ها شود و فضای اندکی برای انجام محاسبات مفید باقی بماند.
مقاله منتشرشده در مجله Science نشان می‌دهد که روش گوگل می‌تواند نیاز به تعداد کیوبیت‌های فیزیکی را برای اجرای عملیات مقاوم در برابر خطا به میزان قابل‌توجهی کاهش دهد.
با وجود این، گوگل تأکید کرده است که برای اثبات کارایی عملی این روش باید آن را در مقیاسی بسیار بزرگ‌تر آزمایش کند. پژوهشگران تاکنون سازگاری نظریه خود را با زیرساخت کوانتومی این شرکت نشان داده‌اند، اما چالش‌های فنی همچنان باقی است. این دستاورد را می‌توان نقطه عطفی در مسیر توسعه رایانه‌های کوانتومی کاربردی دانست.