Výzkumníci z Silicon Quantum Computing (SQC) odhalili nový kvantový výpočetní čip, který demonstruje nebývalou přesnost, což je významný krok směrem k praktickému kvantovému počítání. Úspěch je založen na nové křemíkové architektuře nazvané „14/15“, která využívá jedinečných vlastností atomů fosforu vložených do křemíkových plátků. Tento přístup obchází problémy, kterým čelí jiné kvantové platformy, jako jsou supravodivé nebo iontové pasti, tím, že minimalizuje chyby na základní úrovni qubit.
Architektura 14/15: Nový přístup ke stabilitě Qubit
Hlavní inovace spočívá v přesnosti výroby těchto qubitů. Na rozdíl od tradiční výroby křemíkových čipů proces SQC vytváří qubity v atomárním měřítku – s velikostí prvků jen 0,13 nanometru. Tato úroveň přesnosti výrazně snižuje nestabilitu a chyby, které sužují jiné systémy, kde jsou qubity náchylnější k vnějším vlivům.
Klíčovou výhodou je efektivita: protože dochází k méně chybám, k opravě chyb je potřeba méně zdrojů. Výsledkem je optimalizovanější a škálovatelnější systém.
Zaznamenejte ukazatele spolehlivosti
Čip SQC prokázal míru spolehlivosti v rozmezí od 99,5 % do 99,99 % v devítijádrovém a dvouatomovém qubit počítači. Tyto výsledky, publikované v časopise Nature 17. prosince, představují první úspěšný důkaz atomového křemíkového kvantového počítání v jednotlivých shlucích. Metriky spolehlivosti měří efektivitu technik opravy chyb a čísla SQC jsou pro její architekturu nejmodernější.
Zatímco jiné projekty se mohou pochlubit velkým počtem qubitů, přístup SQC se zaměřuje spíše na kvalitu než na kvantitu. Je to proto, že škálovatelnost je zabudována do návrhu: architektura 14/15 teoreticky umožňuje použití milionů funkčních qubitů bez exponenciálního nárůstu chyb, jak je vidět na konkurenčních platformách.
Proč na tom záleží: Odolnost v závodě proti chybám
Kvantové výpočty se spoléhají na udržování křehkých kvantových stavů (superpozice) dostatečně dlouho na provádění výpočtů. K chybám nevyhnutelně dochází v důsledku vnějšího šumu, což vede ke zničení qubitů a ztrátě informací. To je důvod, proč je oprava chyb kritická, ale stojí to za to: přidělování dalších qubitů pro kontrolu a opravu chyb.
Architektura SQC minimalizuje tyto chyby u zdroje a snižuje potřebu rozsáhlé opravy chyb. Toto je změna hry, protože se zvyšujícím se počtem qubitů roste i režie potřebná pro opravu chyb. Snížením základní chybovosti snižuje SQC tuto zátěž a činí tak rozsáhlé kvantové počítače proveditelnější.
Vynikající benchmark: Groverův algoritmus
Průmyslovým standardem pro testování kvantového výpočetního výkonu je algoritmus Grover, vyhledávací funkce navržená k prokázání kvantové výhody oproti klasickým počítačům. SQC dosáhl 98,9% spolehlivosti v algoritmu Groveru bez opravy chyb – překonal výsledky IBM a Google, které stále spoléhají na zmírnění chyb, a to i s více qubity.
To naznačuje, že qubity SQC jsou ze své podstaty stabilnější a vyžadují menší výpočetní výkon k udržení koherence. I když problémy s infrastrukturou přetrvávají, tým věří, že jejich platforma je připravena škálovat na miliony qubitů při minimalizaci spotřeby energie a fyzické velikosti systému.
Vývoj tohoto čipu je kritickým krokem k přeměně kvantového počítání z teoretické možnosti na realitu. Tím, že upřednostňuje přesnost před hrubým škálováním počtu qubitů, SQC připravuje cestu pro QPU odolné proti chybám, které by mohly způsobit revoluci v oblastech, jako je medicína, věda o materiálech a umělá inteligence.
