Google достигла прорыва в квантовых вычислениях: уровень ошибок снижен в 40 раз, преодолено ключевое ограничение ресурсов
Google на своем процессоре Willow верифицировал технологию под названием «маготное выращивание», снизив уровень квантовых ошибок примерно в 40 раз и достигнув точности T-логических операций 99,99%, что является новым рекордом в этой области. Если этот прорыв удастся масштабировать, это значительно сократит необходимый объем аппаратного обеспечения для создания отказоустойчивых квантовых систем и будет иметь важное значение для коммерциализации квантовых вычислений.
Команда Google Quantum AI добилась ключевых успехов в области квантовых вычислений, что обещает значительно сократить аппаратные затраты на создание практических квантовых систем.
Связанное исследование было опубликовано в четверг в журнале Science. Google на своем процессоре Willow подтвердила работоспособность технологии под названием «выращивание магических состояний» (magic state cultivation), снизив квантовую ошибку примерно в 40 раз и достигнув логической достоверности T-состояния в 99,99%. Это рекорд для данной области.
Производство магических состояний долгое время считалось главным узким местом в масштабировании квантовых вычислений — по оценкам, до 95% вычислительной мощности квантового компьютера может быть направлено исключительно на генерацию магических состояний, оставляя крайне мало ресурсов для реальных расчетов.
Если прорыв будет успешно масштабирован, это значительно уменьшит необходимый для построения отказоустойчивых квантовых систем объем аппаратных средств и окажет важное влияние на коммерциализацию квантовых вычислений.
В то же время Google отметила, что необходимо еще подтвердить работоспособность этой технологии в более крупном масштабе, и до практических квантовых вычислений остается значительный путь.
На момент публикации акции Google в четверг выросли на 0,24%.
Магические состояния: ресурсная «черная дыра» квантовых вычислений
Магические состояния — ключевой элемент для реализации «универсальных» квантовых вычислений. Квантовые процессоры, чтобы выполнять вычисления, превосходящие возможности классических компьютеров, зависят от магических состояний для генерации необходимого набора операций. Однако, после использования магические состояния не подлежат повторному применению, из-за чего они становятся дефицитным ресурсом.
Еще большей проблемой является стоимость их производства. Согласно некоторым оценкам, квантовый компьютер может тратить до 95% своей мощности на создание магических состояний, оставляя для фактических вычислений крайне мало ресурсов.
Этот узкий момент был предсказан исследователями еще в 2004 году, и за последующие двадцать лет научное сообщество пыталось снизить стоимость производства магических состояний, но успехи были весьма скромны.
Предложено выращивание магических состояний, что резко повышает эффективность
В 2024 году исследователи Google Quantum AI Крейг Гидни, Ноа Шатти и Коди Джонс на основе существующих публикаций предложили концепцию выращивания магических состояний.
Суть подхода заключается в создании фильтрационной схемы: зашумленные квантовые состояния вводятся в небольшой участок на чипе, а затем с помощью скоординированных измерений выявляются и отбрасываются неудачные попытки, что позволяет «вырастить» высокочистое и низкоошибочное квантовое состояние и одновременно закодировать его в более крупный и пригодный вид.
Однако воплотить теорию в аппаратной реализации оказалось непросто. На первых этапах исследований ученый Эмма Розенфельд неоднократно сталкивалась с «данными, кажущимися противоречащими законам физики».
После месяцев поиска причин команда выявила источник проблемы — ложное предположение в эталонной технологии измерений: помехи от дрейфа электрооборудования и температурных изменений в лаборатории искажали результаты тестов.
В результате команда не только усилила систему дополнительным контролем для подавления влияния помех, но и изобрела новый метод тестирования, используя сам процесс выращивания как инструмент самокалибровки.
Достоверность и ошибочность установили рекорды
Предложенный подход на процессоре Willow позволил снизить ошибку примерно в 40 раз по сравнению с невыращенными квантовыми состояниями и достигнуть логической достоверности T-состояния 99,99%, установив новый рекорд в области.
Команда Google также реализовала еще одну важную задачу: показала, что выращенные магические состояния можно успешно перемещать между двумя разными схемами квантовой коррекции ошибок — конкретно, из кодов distance-3 color code (более новая схема, подходящая для выращивания) в distance-5 surface code (более зрелый вариант коррекции).
Такая «пересадка» показала, что очищенное квантовое состояние может стабильно существовать внутри аппаратных средств и успешно переноситься, прокладывая путь для интеграции технологии выращивания магических состояний в существующую квантовую архитектуру Google.
Несмотря на эти достижения, Google подчеркнула, что технология выращивания магических состояний нуждается в проверке на более крупных масштабах, прежде чем может быть применена к реальным задачам квантовых вычислений, и что по-прежнему существует множество технических проблем.
Дисклеймер: содержание этой статьи отражает исключительно мнение автора и не представляет платформу в каком-либо качестве. Данная статья не должна являться ориентиром при принятии инвестиционных решений.
Вам также может понравиться
Падение американских акций на этой неделе: как количественные модели справились с этим
Самая опасная дивергенция на рынке акций США: обычные акции уже сильно упали, сколько ещё смогут продержаться гиганты AI?
Значительное ужесточение финансовых условий сильно ударило по обычным акциям на американском рынке: медианное значение акций из индекса S&P 500 снизилось на 15% от максимальных уровней, а премия за риск по акциям уже опустилась ниже нуля. Рост доходности государственных облигаций США и цен на нефть способствовал скачку индекса финансовых условий, что привело к резкому ухудшению широты рынка на фоне кажущегося спокойствия индекса. Усиливается рыночная дифференциация, и главным вопросом остается: смогут ли обычные акции наверстать упущенное или индекс продолжит снижение.
Уолл-стрит устанавливает цену на промежуточные выборы: коэффициент Демократической партии вырос на 20%, но рынок оказался в "слепой зоне"
Построенный JPMorgan "демократический фактор" с августа вырос примерно на 20%, тогда как S&P 500 за тот же период поднялся лишь на 2,6%. По данным аналитических платформ, вероятность того, что демократы займут оба дома Конгресса, выросла с 23% в августе до 64%. Исторические данные Goldman Sachs показывают, что эта вероятность в среднем снижается примерно на 5 процентных пунктов к дню голосования. Мнения крупных участников рынка разделились: JPMorgan рекомендует покупать на снижении, а Bank of America предупреждает, что победа демократов в обеих палатах может привести к падению рынка акций более чем на 10%.
Цены на крипто
Далее
