Prispevek na spletnem blogu podjetja Google o njihovem novem čipu poimenovanem Willow, ki omogoča popravljanje napak in izkazuje zmogljivosti, ki utirajo pot do uporabnega kvantnega računalnika velikega obsega.

Glavni poudarki v prispevku:

• Googlov novi kvantni čip Willow je pomemben korak k izgradnji uporabnega kvantnega računalnika velikega obsega.
• Willow z večanjem obsega eksponentno zmanjšuje napake, s čimer je dosegel preboj na področju kvantnega popravljanja napak.
• Willow je v manj kot petih minutah izvedel primerjalni izračun, za katerega bi superračunalnik potreboval 10 septilijonov let (10²⁵ let).
• Delovanje Willowa je znak, da je mogoče zgraditi uporabne, zelo velike kvantne računalnike. Google si prizadeva za razvoj kvantnih algoritmov, ki lahko rešujejo probleme resničnega sveta.

Googlovi sodelavci so o tem dosežku tudi objavili članek v reviji Nature: Google Quantum AI and Collaborators (2024) Quantum error correction below the surface code threshold. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08449-y – accelerated article preview pdf

Abstract (povzetek)

Kvantna korekcija napak zagotavlja pot do praktičnega kvantnega računalništva z združevanjem več fizičnih kubitov v logični kubit, pri čemer se stopnja logičnih napak z dodajanjem več kubitov eksponentno zmanjšuje. Vendar se to eksponentno zmanjševanje pojavi le, če je stopnja fizičnih napak pod kritičnim pragom. Tukaj predstavljamo dva površinska pomnilnika kod pod pragom na naši najnovejši generaciji superprevodnih procesorjev Willow: kodo razdalja-7 in kodo razdalja-5, integrirano z dekoderjem v realnem času. Stopnja logičnih napak našega večjega kvantnega pomnilnika se pri povečanju razdalje kode za dvakrat, zmanjša za faktor Lambda = 2,14 ± 0,02, kar se konča pri 101-kubitni kodi razdalje-7 z 0,143 % ± 0,003 % napake na cikel popravljanja napak. Ta logični pomnilnik prav tako presega prag rentabilnosti, saj življenjsko dobo svojega najboljšega fizičnega kubita presega za faktor 2,4 ± 0,3. Naš sistem pri dekodiranju v realnem času ohranja zmogljivost pod pragom, pri čemer doseže povprečno zakasnitev dekoderja 63 μs pri razdalji-5 do milijona ciklov s časom cikla 1,1 μs. Izvajamo tudi kode s ponavljanjem do razdalje-29 in ugotavljamo, da logično zmogljivost omejujejo redki korelirani dogodki napak, ki se pojavijo približno enkrat na uro ali na 3 x 10⁹ ciklov. Naši rezultati predstavljajo zmogljivost naprave, ki bi lahko, če bi jo povečali, izpolnila operativne zahteve obsežnih kvantnih algoritmov, odpornih proti napakam.

Zanimiv prispevek o razvoju kvantnega računalništva (angl. Quantum computing).

URL: https://blog.google/technology/research/google-willow-quantum-chip/