Uprkos napretku učinjenom u pogledu praktičnih kvantnih računara, sistemi zasnovani na kubitu ostaju nestabilni i veoma ranjivi na greške, nešto što je Google možda napravio veliki korak ka popravljanju.
Kroz novopredstavljeni kvantni čip pod nazivom Villov, Google inženjeri su prošli značajnu prekretnicu u rukovanju greškama. Konkretno, uspeli su da održe dovoljno stabilan jedan logički kubit tako da se greške dešavaju možda jednom na sat, što je veliko poboljšanje u odnosu na prethodna podešavanja koja su bila neuspešna svakih nekoliko sekundi.
Kubiti su osnovni gradivni blokovi kvantnih informacija. Za razliku od bitova klasičnog računarstva, koji mogu da čuvaju 1 ili 0, ovi kubiti mogu da čuvaju 1, 0 ili superpoziciju oba. Kombinacija je moćan alat u dizajniranju algoritama koji mogu rešiti probleme za koje bi klasičnom računaru trebalo predugo da ih reši, ako bi uopšte mogli da upravljaju njime.
Nažalost, kubiti su delikatne stvari, njihove superpozicije su sklone zaplitanju sa okolinom i gubljenju svojih matematičkih svojstava. Dok su današnji sistemi dovoljno robusni da obezbede pouzdanost od 99,9 odsto, praktičnim sistemima je potrebna stopa greške da bude bliža jednoj u trilionu.
Da bi se suprotstavili greškama u ovim krhkim kubitima, istraživači mogu da rašire jedan logički kubit na niz čestica u superpoziciji. Međutim, ovo skaliranje funkcioniše samo ako dodatni fizički kubiti ispravljaju greške primetno brže nego što ih proizvode.
„Villov je prvi procesor gde kubiti ispravljeni greškama postaju eksponencijalno bolji kako postaju veći“, pišu Majkl Njuman i Kevin Sacinger, naučnici iz Google Kuantum AI tima.
„Svaki put kada povećamo naše kodirane kubite sa 3×3 na 5×5 do 7×7 rešetku fizičkih kubita, stopa kodirane greške se potiskuje za faktor dva.“
Villov ima 105 fizičkih kubita, a kombinacija njegove arhitekture i algoritama za ispravljanje grešaka koje koristi dovela je do njegovog uspeha u smislu stabilnosti – gde više kubita znači manje grešaka.
Ovo je bio problem otkako su tehnike kvantne korekcije grešaka prvi put uvedene sredinom 1990-ih. Iako je pred nama još dug put do potpuno realizovanog kvantnog računarstva, kvantne operacije velikih razmera mogu barem biti izvodljive nakon ovog pristupa.
„Ovo pokazuje eksponencijalno potiskivanje grešaka koje je obećano kvantnom korekcijom grešaka, skoro 30 godina star cilj za kvantno računarstvo i ključni element za otključavanje velikih kvantnih aplikacija“, pišu Njuman i Sacinger.
Stabilnost nije jedina prednost Villov: Google kaže da je u stanju da završi određeni kvantni zadatak za pet minuta za koji bi jednom od naših najbržih superkompjutera trebalo 10 septiliona godina (to je zadatak kreiran posebno za kvantne računare, ali i dalje pokazuje šta je moguće ).
Greške će uvek postojati u kvantnim sistemima, ali ono što istraživači žele da urade jeste da ih učine dovoljno retkim da bi kvantna obrada bila praktična. To će zahtevati bolji hardver, više kubita i nadograđene algoritme.
„Kvantna korekcija grešaka izgleda kao da sada funkcioniše, ali postoji veliki jaz između stopa grešaka jedna od hiljadu današnjih i stopa grešaka jedna od triliona potrebnih sutra“, pišu Njuman i Sacinger.
