Microsoft Quantum продовжує просувати глобальну квантову екосистему, додаючи передові функції до своєї обчислювальної платформи. Розробляючи потужні коди корекції помилок, які застосовуються до багатьох типів кубітів, ми просуваємо поле квантових обчислень, вводячи його в межах досяжності експертів, і неекспертів. Нові чотиривимірні геометричні коди Microsoft потребують дуже мало фізичних кубітів на логічний кіт, можуть перевірити наявність помилок в одному знімку та виявляти зниження швидкостей помилок у 1000 разів.
Вирішення потреби в квантових комп'ютерах, стійких до несправностей
Більшість сьогоднішніх квантових комп'ютерів працюють з кубітами, схильними до помилок і, таким чином, не здатні достовірних обчислень самостійно. Щоб реалізувати обіцянку складних здібностей для вирішення проблем у квантових комп'ютерах, є дві передумови:
- Використовуйте фізичні кубіти з високими вірностями.
- Застосовуйте коди виправлення помилок, які можуть створювати надійні, логічні квіти з коефіцієнтами помилок, які значно нижчі, ніж у відповідних фізичних кубів.
Як показано через нашу співпрацю з декількома апаратними партнерами, Microsoft має найсучасніші можливості у виправленні помилок. Наша система Qubit-Virtualization, яка є основним компонентом платформи Microsoft Quantum Compute, дозволяє створити та заплутати надійні логічні кубіти з високоякісних фізичних кубів.
Раніше ми створили та заплутали 24 надійні логічні квіти, застосовуючи систему Qubit-Virtualization Microsoft до нейтральних атомів Atom Computing. У цьому дослідженні ми продемонстрували нашу здатність виявляти та виправляти помилки – і виправити втрата Кубітів – при обчисленні, що дозволяє надійним та високоточним квантовим обчисленням. Команди також створили 28 логічних кубів з можливістю виявлення та виправлення помилок під час виконання надійних обчислень.
Виявляючи та виправляючи помилки під час обчислення, платформа Microsoft Quantum Compute створює логічні кубіти з високоякісних фізичних кубів, щоб забезпечити надійне квантове обчислення.
Нові чотиривимірні (4D) геометричні коди Microsoft (4D)
Навіть високоякісні фізичні квіти потребують виправлення помилок для створення та заплутування логічних кубів, що дозволяють надійним квантовим обчисленням. З цією метою Microsoft розробила сімейство нових 4D-геометричних кодів, які доступні на платформі Microsoft Quantum Compute і підходять для кубітів з всеосяжним сполученням, такими як нейтральні атоми, іонні пастки та фотоніка. Ці потужні коди можуть знизити частоту помилок фізичних кубів за порядками для досягнення рівня, необхідного для надійної роботи квантових ланцюгів.
Нові 4D геометричні коди Microsoft:
- Вимагає дуже мало фізичних кубів, щоб зробити кожен логічний Qubit: Обертання кодів у чотирьох вимірах досягає п'ятиразового зменшення кількості фізичних кубів, необхідних для виготовлення логічних кубів.
- Мати ефективні логічні операції: Коди демонструють високу продуктивність і мають властивість з одним ударом, що дозволяє їм швидко виправити помилки.
- Поліпшити продуктивність квантового обладнання: Зниження швидкості помилок у 1000 разів може бути досягнуто шляхом зниження фізичної швидкості помилок з 10-3 (один на тисячу) до логічної швидкості помилок приблизно 10-6 (один на мільйон).
За допомогою цих особливостей ця родина нових кодів забезпечує кілька переваг. Коди зменшують кількість етапів, необхідних для діагностики помилок, що призводить до низьких ефектів та обчислень. Крім того, ці коди зменшують кількість фізичних кубітів, необхідних для досягнення квантових обчислень, що стіліють несправностей, прискорюючи шлях до корисної шкали.
Ця родина кодів – одна з багатьох, яка доступна для включення на платформу Microsoft Quantum Compute. Він постачається з повним набором ефективних операцій, що робить можливим складання будь -якого квантового алгоритму. Включення цих кодів у нашу повну стек дозволить створити та заплутати 50 логічних кубів у найближчій перспективі, з можливістю масштабувати тисячі логічних кубів у майбутньому.
Квантова перевага Microsoft
У Microsoft ми виводимо можливості для квантової переваги вперед шляхом з'єднання сучасного квантового обладнання з платформою Microsoft Quantum Compute, яка включає виправлення помилок, хмарні високоефективні обчислення та розширені моделі AI. І тепер ці можливості можна поєднати з Microsoft Discovery – нашою платформою, призначеною для прискорення наукового прогресу.
На додаток до сили кооптимізованого обладнання та програмного забезпечення, команда експертів Microsoft доступна для надання розуміння та технічної експертизи щодо випадків використання, проблем галузі та можливостей для інновацій та спільних дослідницьких проектів. Це дозволяє клієнтам досліджувати квантові програми, генерувати нові набори даних з надійними квантовими обчисленнями, підвищити продуктивність або точність моделей AI та забезпечувати регіональну майстерність та освіту в квантових обчисленнях.
Обчислення Microsoft та Atom
Разом Microsoft та Atom Computing склали спільне поєднання нейтральних атомних кадрів з платформою Microsoft Quantum Compute. Нейтральні атомні атома Atom Computing мають кілька переваг перед деякими іншими технологіями Qubit, включаючи їх здатність бути щільно упакованими в масиви через їх відсутність заряду, що пропонує велику масштабованість. Крім того, вони можуть бути переміщені, щоб дозволити взаємодію з іншими атомами, вони мають низьку сприйнятливість до шуму, і вони мають високі вірності, необхідні для роботи квантової помилки.
З моменту нашого останнього оголошення про нашу співпрацю з Atom Computing, компанія продемонструвала вдосконалене вимірювання середньої ланцюга з Qubit Reset та повторно використовує їх обладнання. Ця методика-яка дозволяє вимірювати підмножину кубітів, зберігаючи як вимірювані, так і незмірні кубіти-вдосконалює виправлення помилок, збільшує складність квантових обчислень, які можуть бути виконані, і прокладає шлях до несправних квантових обчислень. Крім того, вірність нейтральних атомів Atom Computing Atom обчислювальних воріт становить 99,6%, що залишається найвищою вірністю нейтральних атомів у комерційній системі.
Високі вірності, всеосяжне підключення та тривалий час когерентності, доступні з нейтральними атомними атомами Atom Computing, роблять їх добре підходящими для створення логічних кубів з платформою Microsoft Quantum Compute.
Разом обчислення Microsoft та Atom застосовують сучасну корекцію помилок до високоякісних фізичних кубів, щоб забезпечити надійне квантове обчислення.
Надійні квантові обчислення тут
Ми перебуваємо на ранніх стадіях надійних квантових обчислень, і вплив, яку матиме ця технологія, тільки починає реалізуватися. Практичні програми почнуть розкриватися, оскільки дослідники в різних галузях застосовують підхід спільного проектування для вивчення взаємодій між квантовими архітектурою, алгоритмами та додатками.
Найбільш новаторські випадки використання квантових обчислень, ймовірно, будуть досягнуті, коли Quantum використовується для поліпшення та прискорення інших технологій, таких як високоефективні обчислення та ШІ. Надаючи клієнтам інструменти, необхідні для вивчення квантових обчислень, розробки алгоритмів та дизайну квантових додатків, Microsoft дозволяє клієнтам максимізувати потенційні переваги вдосконалення інших технологій за допомогою кванту.
Дізнайтеся більше про Quantum
Кріста Марі Свор – технічний науковий співробітник та віце -президент з розширеного квантового розвитку для Microsoft Quantum. Krysta очолює роботу Microsoft у досягненні надійних квантових обчислень.
Дивіться більше статей цього автора