Google: magic state cultivation memangkas kesalahan sekitar 40 kali lipat pada chip Willow
Menurut Google Quantum AI, teknik ini meringankan hambatan sumber daya yang sudah lama dikenal, meski masih harus dibuktikan dalam skala lebih besar.
Ilustrasi AIGoogle Quantum AI menyatakan pada 15 Oktober bahwa pihaknya telah menunjukkan teknik bernama magic state cultivation bekerja pada prosesor Willow, memangkas kesalahan sekitar 40 kali lipat dibandingkan tanpa teknik tersebut. Perusahaan mengatakan penelitian ini kini telah dipublikasikan.
Magic state adalah keadaan kuantum khusus yang membantu mesin menjalankan rangkaian operasi yang diperlukan untuk komputasi kuantum universal, yaitu jenis yang mampu menjalankan program berguna di luar kemampuan komputer klasik. Para peneliti memandang produksinya sebagai hambatan sulit sejak 2004. Menurut Google, membuat magic state berkualitas tinggi dan terkoreksi kesalahan membutuhkan begitu banyak sumber daya sehingga sebagian perkiraan menyebut hingga 95% kapasitas komputer kuantum mungkin harus dialokasikan untuknya. Selain itu, setiap magic state hanya dapat digunakan sekali.
Metode cultivation dikembangkan pada 2024 oleh peneliti Google Quantum AI, yang menyempurnakan gagasan dari literatur sebelumnya. Metode ini dimaksudkan bekerja seperti filter: keadaan yang berderau ditempatkan di area kecil pada chip, lalu serangkaian pengukuran terkoordinasi memeriksa kesalahan dan membuang percobaan yang gagal. Tujuannya adalah menumbuhkan keadaan yang sangat murni dan minim kesalahan yang sekaligus dapat diadaptasi ke dalam pengodean yang lebih besar. Google menyatakan bahwa, jika berhasil pada perangkat keras, pendekatan ini dapat secara substansial mengurangi ukuran komputer kuantum yang dibutuhkan untuk tugas praktis.
Pada Willow, protokol ini mencapai pengurangan kesalahan 40 kali lipat dibandingkan keadaan yang tidak dikultivasi, dan menghasilkan T-state dengan apa yang disebut perusahaan sebagai fidelitas logis rekor sebesar 99,99%. Google menyebut hasil ini sebagai demonstrasi pertama solusi praktis untuk salah satu hambatan sumber daya paling berat di bidang ini.
Untuk mencapainya diperlukan rekayasa tambahan. Pada pengujian awal, tim menemukan bahwa derau laboratorium akibat penyimpangan peralatan listrik dan variasi suhu merusak tolok ukur yang biasa mereka gunakan. Tim menambahkan kontrol ekstra untuk mengurangi derau tersebut dan merancang metode pembandingan baru yang memakai cultivation untuk mengukur dirinya sendiri.
Para peneliti juga memindahkan keadaan dari kode warna berjarak 3 ke kode permukaan berjarak 5, dua bentuk koreksi kesalahan kuantum, yang menunjukkan bahwa keadaan yang telah dimurnikan dapat bertahan dan dipindahkan di dalam perangkat keras.
Google menyatakan magic state cultivation masih harus dibuktikan dalam skala lebih besar sebelum realistis untuk komputasi kuantum praktis, dan masih banyak tantangan teknis yang tersisa.