Сегодня 30 ноября 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Google совершила прорыв в квантовых вычислениях: решена 30-летняя проблема квантовой коррекции ошибок

Google совершила прорыв в области квантовых вычислений. Благодаря новому улучшенному процессору и усовершенствованной системе коррекции ошибок удалось значительно увеличить время жизни квантового кубита. Как сообщает Ars Technica, учёным удалось создать квантовый процессор Willow, который впервые преодолел порог квантовой коррекции ошибок. Это значит, что при увеличении числа кубитов частота ошибок не растет, а снижается. Кроме того, на полностью задействованном процессоре со 105-кубитами логический квантовый бит оказался стабилен в среднем на протяжении часа.

 Источник изображения: Google

Источник изображения: Google

Для развития квантовых технологий Google построила собственный производственный центр для создания сверхпроводящих процессоров. «Ранее все устройства Sycamore изготавливались в общей лаборатории университета, где рядом работали аспиранты и другие исследователи, занимавшиеся различными экспериментами, — говорит Джулиан Келли (Julian Kelly), представитель команды Google. — Однако мы инвестировали значительные средства в создание нового предприятия, наняли персонал, оснастили его оборудованием и перенесли туда наши процессы».

Первым результатом работы нового центра стало увеличение числа кубитов до 105 единиц на процессоре Willow, который стал вторым поколением квантовых процессоров Google. Новая архитектура этого процессора позволила снизить уровень ошибок благодаря увеличению размеров отдельных кубитов, сделав их менее чувствительными к шуму. Этот прогресс подтвердился и в ходе тестов, проведённых с использованием фирменного бенчмарка Google. «Мы пришли к тому, что выполнение задачи на нашем новом процессоре занимает менее пяти минут, тогда как классическому компьютеру потребовалось бы время соизмеримое с возрастом Вселенной», — отметил Келли. Если точнее, то Willow менее чем за пять минут решил задачу из квантового бенчмарка RCS, на которую у Frontier (самого быстрого суперкомпьютера в мире) ушло бы 10 септиллионов (1024) лет.

Ключевым аспектом исследования стало поведение логических кубитов, представляющих из себя главный элемент квантовых вычислений. Они состоят из нескольких аппаратных кубитов, которые работают вместе для выявления и исправления ошибок. Для выполнения сложных алгоритмов, требующих нескольких часов, стабильность таких кубитов крайне важна, и новый результат Google подтверждает, что улучшенная система коррекция ошибок может обеспечить необходимый уровень надёжности. Квантовая коррекция ошибок — задача, которая стояла перед исследователями последние 30 лет и мешала практическому использованию квантовых компьютеров.

Для этого был использован специальный код коррекции ошибок, представляющий из себя «поверхностный код» (этот код также должен быть устойчив к ошибкам), который должен идеально вписываться в квадратную сетку расположения кубитов. Увеличение размера этой сетки и использование всё большей её части улучшает и коррекцию. Исследование показало, что переход от расстояния трёх к пяти и затем к семи снижает количество ошибок вдвое на каждом этапе. «Мы увеличиваем сетку по этой системе, и уровень ошибок падает в два раза на каждом этапе», — пояснил Майкл Ньюман (Michael Newman) из Google.

Однако кубиты всё ещё подвержены редким сбоям. Одной из причин являются локальные всплески ошибок, другая причина кроется в более сложном феномене, включающем одновременные ошибки в области, состоящей из примерно 30 кубитов. Пока таких событий зафиксировано лишь шесть, поэтому их изучение затруднено и в Google подчёркивают, что «эти события настолько редки, что нам сложно собрать достаточно статистики для их анализа».

Кроме улучшения стабильности, увеличение размера кода коррекции ошибок позволяет значительно усилить эффект от будущих аппаратных улучшений. Например, в Google подсчитали, что улучшение производительности аппаратных кубитов в два раза при кодовом расстоянии Хэмминга d-15 снизит ошибки логического кубита в 250 раз. При расстоянии d-27 это же улучшение приведёт к уменьшению ошибок более чем в 10 000 раз.

При этом полное устранение ошибок невозможно. «Важно понимать, что всегда будет определённый уровень ошибок, но его можно снизить до уровня, когда он станет практически незначительным», — отметили в компании. Несмотря на необходимость дальнейших исследований для увеличения времени жизни логических кубитов и масштабирования системы, команда Google уверена в достижении своих целей, а экспоненциальные улучшения подтверждают жизнеспособность технологии.

Полученные результаты открывают путь к построению полезных на практике квантовых систем. К концу десятилетия Google планирует создать полноценный отказоустойчивый квантовый компьютер и начать предоставлять квантовые вычисления через облако.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Инвесторы пока не боятся вкладывать деньги в ИИ-стартапы на фоне разговоров о формировании пузыря 3 мин.
Новая статья: Goodnight Universe — колыбельная для крошки. Рецензия 9 ч.
Новая статья: Gamesblender № 754: кризис на рынке памяти, Pioner не для российского Steam и 20-летие Xbox 360 10 ч.
Роскомнадзор увидел в Roblox угрозу детям — на платформе нашли неподобающий контент 17 ч.
Asus предупредила об очередной критической уязвимости в маршрутизаторах с AiCloud 17 ч.
Infinix проведёт в декабре турнир по PUBG Mobile, для участия в котором нужно быть студентом вуза или ссуза России 18 ч.
Президент Signal призвала не спешить с внедрением ИИ в мессенджерах 19 ч.
ИИ-модель DeepseekMath-V2 достигла уровня золотой медали на Международной математической олимпиаде 20 ч.
Практическое использование ИИ в работе остаётся весьма неравномерным 29-11 08:07
Новая статья: PowerWash Simulator 2 — опять работать. Рецензия 29-11 00:01
Ускорители вычислений Baidu имеют все шансы стать хитом китайского рынка 30 мин.
SK hynix будет использовать все возможности, чтобы увеличить объёмы выпуска DRAM 2 ч.
Китайский предприниматель сколотил состояние на сдаче в аренду африканских IP-адресов за пределами континента 2 ч.
Первый в мире частный научный спутник успешно выведен в космос — он будет изучать звёзды в ультрафиолете 14 ч.
Главы технологических компаний наперебой заговорили о ЦОД в космосе 15 ч.
В 2027 году Intel может наладить выпуск процессоров Apple M по техпроцессу 18A-P 16 ч.
Samsung выпустила внешние SSD T7 Resurrected с ударопрочным корпусом из вторсырья и скоростью до 1050 Мбайт/с 17 ч.
Битва за Северную Европу: Digital Realty и Equinix борются за покупку скандинавского оператора ЦОД atNorth за €4,5 млрд 18 ч.
Asustor представила десктопные NAS Lockerstor Gen2+ с двумя портами 5GbE и чипом Intel Jasper Lake 18 ч.
MGX-сервер MSI CG480-S6053 получил чипы AMD EPYC Turin и восемь слотов PCIe 5.0 x16 для FHFL-карт двойной ширины 18 ч.