Новый метод квантовой коррекции ошибок на основе мультимодового кодирования

Nord Quantique Quantique, компания из Шербрука, Канада, специализирующаяся на квантовых вычислениях, продемонстрировала новый подход к квантовой коррекции ошибок (QEC) с использованием многорежимного кодирования с бозонными кубитами и кодом Тессеракта. Этот метод направлен на уменьшение количества физических кубитов, необходимых для QEC, потенциально создавая более компактные, энергоэффективные и масштабируемые квантовые системы. Компания сообщает об успешном обнаружении нескольких типов ошибок, включая перестановки битов, переключения фаз и ошибки утечки, достигая стабильной производительности в течение 32 циклов коррекции ошибок. Nord Quantique планирует к 2029 году поставлять квантовые компьютеры коммунального масштаба с более чем сотней логических кубитов и прогнозирует значительное снижение энергопотребления — например, решение RSA-830 за один час с использованием 120 кВтч по сравнению с классическими оценками HPC в 280 000 кВтч за девять дней.

Компания Nord Quantique продемонстрировала новый подход к квантовой коррекции ошибок с использованием многорежимного кодирования с помощью кода Тессеракта. Этот метод кодирует отдельные кубиты в нескольких квантовых модах — различных резонансных частотах в алюминиевой полости — обеспечивая присущую им избыточность и улучшенную защиту от ошибок. Важно отметить, что эта реализация выходит за рамки простой коррекции переключения битов и фаз и также обнаруживает ошибки утечки, когда кубит выходит за пределы пространства кодирования, что является распространенным ограничением одномодовых систем. Компания Nord Quantique планирует к 2029 году поставлять квантовые компьютеры коммунального масштаба с более чем ста логическими кубитами, что откроет путь к практическому применению квантовых вычислений.

Исследователи из Nord Quantique продемонстрировали эффективность кода Тессеракта с помощью экспериментов, показывающих стабильную квантовую информацию в течение 32 циклов коррекции ошибок, отбрасывая только 12,6% данных во время фильтрации несовершенных прогонов после выбора. Увеличение числа режимов еще больше расширяет возможности обнаружения ошибок, предлагая путь к повышению производительности квантовой коррекции ошибок по мере масштабирования системы. Это контрастирует с традиционными подходами, которые требуют значительного увеличения количества физических кубитов для достижения сопоставимого снижения ошибок, предлагая потенциально более эффективную архитектуру.

Ключевое преимущество многорежимного кодирования заключается в его способности снижать накладные расходы физических кубитов, связанные с квантовой коррекцией ошибок. Компания ожидает, что по мере расширения систем соотношение физических полостей и логических кубитов будет приближаться к 1:1, что представляет собой значительное улучшение по сравнению со многими текущими проектами. Этот подход также снижает количество вспомогательных ошибок затухания, подавляет скрытые ошибки и облегчает извлечение достоверной информации для уточнения стратегий обнаружения и исправления ошибок, повышая общую надежность системы.

С практической точки зрения, Nord Quantique проектирует, что квантовый компьютер с 1000+ логическими кубитами займет около 20 квадратных метров, что сделает его пригодным для интеграции в существующую инфраструктуру центра обработки данных. Оценки производительности, основанные на использовании RSA-830 в качестве эталона, предполагают решение проблемы за один час на частоте 1 МГц, потребляя 120 кВтч, что значительно меньше по сравнению с 1300 кВт за девять дней и 280 000 кВтч, требуемыми классическими высокопроизводительными вычислительными системами. Эти цифры также представляют собой благоприятное сравнение с альтернативными методологиями квантовых вычислений, подчеркивая потенциал энергоэффективных вычислений.

Источник: quantumzeitgeist.com

Комментарии: