Техника IBM основана на понимании причины шума, а не на его полном устранении.
У IBM есть хорошие новости для энтузиастов квантовых вычислений. Компания разработала стратегии устранения ошибок для создания отказоустойчивых квантовых компьютеров. Хотя эта новость может не иметь никакого значения или даже быть непонятной для обычного человека, эксперты в области ИТ и бизнес-лидеры знают, что это значит для отрасли. Команда IBM в своем блоге пишет: «Недавние достижения в методах, которые мы в широком смысле называем квантовыми ошибками, позволяют нам проложить более плавный путь к этой цели. На этом пути достижения в области когерентности кубитов, точности вентилей и скорости немедленно приводят к измеримым преимуществам в вычислениях, сродни устойчивому прогрессу, исторически наблюдаемому с классическими компьютерами». Стратегии уменьшения квантовых ошибок определенно заполнили бы пробелы в переходе к квантовым вычислениям, повествование, которое отсутствовало ранее.
Кубиты шумят
Квантовые вычисления в последнее время привлекли большое внимание из-за их быстрых и сложных вычислительных возможностей. Обычный человек может не понимать, о чем идет речь, но отраслевые эксперты понимают, к каким изменениям в вычислительной технике это может привести. Квантовые компьютеры используют кубиты для хранения и обработки информации. Кубиты — это квантовые состояния, которые могут одновременно существовать в разных состояниях, что делает возможными одновременные вычисления. Но, в отличие от своих классических аналогов, цифровые биты, которые принимают только 0 или 1, очень хрупкие и легко теряют информацию из-за взаимодействия с окружающей средой. Одной из основных причин нестабильности является шум, который сильно снижает возможности квантового компьютера. Даже незначительное колебание температуры, шум или взаимодействие с окружающей средой могут нарушить его работу. Это одна из основных причин, по которой квантовые вычисления кажутся несбыточной мечтой, хотя они потенциально могут превзойти суперкомпьютеры.
Квантовые ошибки сложны, как и стратегия исправления.
В отличие от классических битов, которые принимают только два состояния, кубиты могут иметь несколько промежуточных состояний из-за суперпозиции, которая также может учитывать ошибки. Квантовая коррекция ошибок начинается с кодирования информации с помощью избыточных кубитов, предоставляя им квантовую информацию. Поскольку квантовая информация нарушает нормальные квантовые состояния, индуцированный шум декодируется, что позволяет нам понять, как ошибка влияет на закодированную информацию. В игру вступают измерения четности, поскольку вычислительные кубиты помечаются вспомогательными квантовыми битами для измерения косвенных признаков ошибки.
Делая один шаг за раз
Стратегия IBM направлена не на полное устранение кубитов, а на извлечение из них ценности и отход квантовых вычислений от страшной стадии NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum). Чтобы получить безошибочные результаты, IBM попыталась инвертировать шумные квантовые схемы, сохранив при этом шумные кубиты. Этот метод проливает свет на шум, вызывающий ошибку, но за счет потери времени выполнения. IBM работала над стратегиями устранения ошибок в течение многих лет, хотя и поэтапно. В прошлом году она выпустила 127-кубитный процессор Eagle, выведя фактор стимуляции за пределы классического компьютера. Наиболее распространенные методы устранения ошибок, над которыми работала IBM, включают PEC или вероятностное исправление ошибок. С помощью PEC и другого метода ZEC, Zero Noise Extrapolation, которые сами по себе являются сложными приложениями квантовой механики, найдите способ устранить или уменьшить уровень шума. Подход IBM к смягчению ошибок «представляет собой непрерывный путь, который приведет нас от сегодняшнего квантового оборудования к отказоустойчивым квантовым компьютерам завтрашнего дня. Этот путь позволит нам запускать более крупные схемы, необходимые для квантового преимущества, по одному аппаратному усовершенствованию за раз», — говорят блоггеры. Ясно, что PEC-стратегия IBM — это отход от прежних подходов к смягчению ошибок не только для IBM, но и для всей квантовой области. Вместо того, чтобы работать над полным устранением ошибок, его подход сродни тому, чтобы делать один шаг за раз и достигать вехи, но при этом еще предстоит пройти долгий путь.
Сообщение IBM выходит на чистую воду в области квантовых вычислений! Внедряет метод устранения ошибок, впервые появившийся в .
