Журнал Nature опубликовал исследование Microsoft Quantum и разработчика ионных квантовых компьютеров Quantinuum о снижении логических ошибок на квантовом процессоре. Команды сообщили об улучшении показателей в 11–800 раз по сравнению с сопоставимыми физическими схемами.
Журнал Nature опубликовал исследование Microsoft Quantum и разработчика ионных квантовых компьютеров Quantinuum о снижении логических ошибок на квантовом процессоре. Команды сообщили об улучшении показателей в 11–800 раз по сравнению с сопоставимыми физическими схемами.
Отдельно исследовательское подразделение IBM Research описало подход к поиску новых кодов коррекции квантовых ошибок с помощью больших языковых моделей (LLM). Система на базе OpenEvolve нашла 465 кандидатов, но их практическую применимость еще предстоит проверить.
Коррекция ошибок остается одним из главных барьеров для масштабирования квантовых компьютеров. Современные кубиты чувствительны к шуму и быстро накапливают ошибки, поэтому долгие вычисления требуют логических кубитов, декодеров и схем, которые обнаруживают и исправляют сбои в процессе работы.
Физический кубит — аппаратная единица квантового процессора. Логический кубит — более надежная единица, в которую код коррекции объединяет несколько физических кубитов. Такая схема нужна, чтобы квантовый компьютер мог выполнять длинные вычисления и не терять результат из-за шума.
В статье Improved quantum processor logical error rates via correction and detection описываются результаты совместной работы Microsoft Quantum и Quantinuum. В эксперименте использовали две конструкции, оптимизированные для ионного процессора Quantinuum: 12-кубитный код, вдохновленный схемой Книлла, и 16-кубитный tesseract color code. Первый кодирует два логических кубита, второй — четыре.
По данным Microsoft, схемы охватывали вычисления с участием до 12 логических кубитов. При подготовке состояния Белла уровень логической ошибки снизился примерно с 0,8% для физической схемы до 0,001%, что дало 800-кратное улучшение.
Повторная коррекция ошибок показала результат в 51 раз ниже физического базового уровня на один раунд. Подготовка 12-кубитного cat state, то есть многокубитного состояния суперпозиции, дала улучшение в 22 раза.
«Наши результаты показывают, что современные квантовые устройства уже способны использовать отказоустойчивость и коррекцию ошибок для существенного подавления ошибок в нетривиальных квантовых схемах», — говорится в аннотации к статье.
Microsoft также напомнила о предыдущих совместных результатах с Quantinuum: более 14 000 отдельных экспериментов без зафиксированных ошибок, демонстрации 12 надежных логических кубитов и гибридной химической симуляции с использованием логических кубитов, искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений.
IBM Research сообщила об использовании OpenEvolve для поиска кодов коррекции квантовых ошибок. OpenEvolve — библиотека с открытым исходным кодом, которая применяет большие языковые модели для эволюционного улучшения программного кода.
Команда сфокусировалась на bivariate bicycle-кодах. Это разновидность квантовых кодов с низкой плотностью проверок на четность, которые IBM учитывает в дорожной карте отказоустойчивых квантовых вычислений.
Параметры таких кодов записывают в формате [[n,k,d]], где n — число физических кубитов, k — число логических кубитов, а d — расстояние кода. Чем выше d, тем больше ошибок код способен выдержать до потери полезности.
По итогам первых прогонов система предложила 465 кандидатов. Среди них IBM выделила код [[288,50,8]] с 50 логическими кубитами против прежнего рекорда в 16 для этого семейства. Компания также отметила компактный код [[72,4,8]] с 72 физическими кубитами и варианты [[288,16,12]] и [[360,12,≤24]].
По оценке IBM, некоторые кандидаты при отдельных типах шума могут быть сопоставимы с кодом [[144,12,12]] gross code, который компания планирует использовать в отказоустойчивых квантовых компьютерах. При этом IBM подчеркивает, что практическая применимость найденных кодов требует дальнейшей проверки.
Исходный код проекта qcode-discovery опубликован на GitHub. Библиотека OpenEvolve также доступна в открытом репозитории.
В июне 2025 года IBM заявила, что к 2029 году намерена построить IBM Quantum Starling — крупномасштабный отказоустойчивый квантовый компьютер на 200 логических кубитах и 100 млн квантовых вентилей. Архитектура системы также опирается на bivariate bicycle-коды.
Напомним, в июне Quantum X Labs и исследовательская площадка Quantum Machines IQCC сообщили о планах протестировать ИИ-декодер коррекции квантовых ошибок.
Что такое квантовые вычисления и квантовые компьютеры?
JOIN
