Google заявляет, что культивация магических состояний сокращает число ошибок примерно в 40 раз на чипе Willow
По словам Google Quantum AI, метод смягчает давно известное ограничение по ресурсам, хотя его ещё предстоит продемонстрировать в большем масштабе.
Иллюстрация, созданная ИИGoogle Quantum AI заявила 15 октября, что показала работу метода под названием культивация магических состояний на процессоре Willow: число ошибок сократилось примерно в 40 раз по сравнению с запуском без него. В компании сообщили, что работа уже опубликована.
Магические состояния — это особые квантовые состояния, которые помогают машине выполнять набор операций, необходимых для универсальных квантовых вычислений, то есть способных запускать полезные программы, недоступные классическим компьютерам. С 2004 года исследователи считают их производство сложным узким местом. По данным Google, создание высококачественных магических состояний с коррекцией ошибок требует столько ресурсов, что, по некоторым оценкам, на них может понадобиться направить до 95% мощности квантового компьютера. Кроме того, каждое магическое состояние можно использовать только один раз.
Метод культивации был разработан в 2024 году исследователями Google Quantum AI, которые усовершенствовали идею из более ранней литературы. Он задуман как фильтр: зашумлённое состояние помещают в небольшую область чипа, а последовательность согласованных измерений проверяет наличие ошибок и отбрасывает неудачные попытки. Цель — вырастить очень чистое состояние с малым числом ошибок, которое одновременно можно адаптировать к более крупному кодированию. В Google заявили, что, если метод заработает на оборудовании, он сможет существенно уменьшить размер квантового компьютера, необходимого для практических задач.
На Willow протокол обеспечил 40-кратное сокращение числа ошибок по сравнению с состояниями, которые не культивировались, и позволил получить T-состояния с логической точностью 99,99%, которую компания назвала рекордной. В Google описали результат как первую демонстрацию практического решения одного из самых серьёзных ресурсных ограничений в этой области.
Для этого потребовалась дополнительная инженерная работа. На ранних испытаниях команда обнаружила, что лабораторные шумы от дрейфа электрического оборудования и колебаний температуры искажают обычный эталонный тест. Она добавила дополнительное управление для снижения этих шумов и разработала новый метод бенчмаркинга, в котором для измерения используется сама культивация.
Исследователи также перенесли состояния из цветового кода с расстоянием 3 в поверхностный код с расстоянием 5 — две формы квантовой коррекции ошибок, — показав, что очищенные состояния могут сохраняться и передаваться внутри оборудования.
В Google заявили, что культивацию магических состояний ещё предстоит продемонстрировать в большем масштабе, прежде чем она станет реалистичной для практических квантовых вычислений, и что остаётся много технических проблем.