Kwantowy konik poczciwca staje się uniwersalny, gdy DOE wyznacza termin na 2028

Wynik pochodzi od zespołów z Pritzker School of Molecular Engineering na Uniwersytecie w Chicago, Harvardu, Stony Brook University i Quantinuum. Praca ukazała się w Nature i została opisana przez ScienceDaily 25 września. Naukowcy stworzyli i manipulowali anyonami nieprzemienliwymi wewnątrz 54-kubitowego obwodu z jonami pułapkowymi. Następnie połączyli dwie operacje, plecenie i fuzję, aby wykazać, że podejście to może wspierać dowolny algorytm kwantowy.

To ma znaczenie, bo komputery kwantowe są kruche. Inżynierowie zazwyczaj chronią informacje, rozpraszając je na wielu fizycznych kubitach, ale te kody korekcyjne nie zapewniają wszystkich operacji potrzebnych do ogólnych obliczeń. Standardowe rozwiązanie polega na przygotowywaniu specjalnych „magicznych stanów” w procesie oczyszczania zwanym destylacją, który może pochłaniać dużą część kubików maszyny.

„Zaprezentowaliśmy tak zwany uniwersalny zestaw bram, co oznacza, że jeśli przechowasz informację w tych emergentnych wersjach kwarków i je przemieszczasz, możesz wykonać dowolne obliczenia kwantowe”, powiedział Ruben Verresen, adiunkt inżynierii molekularnej na UChicago PME i współautor, zgodnie z informacjami ScienceDaily.

Anyony nieprzemienliwe nie występują jako samodzielne cząstki. Naukowcy budują je, splatając wiele zwykłych kubików w stan zbiorczy, który zachowuje się jak nowa cząstka z własnymi zasadami. Każdy anyon niesie wewnętrzny stan, który zmienia się, gdy jeden jest przenoszony wokół innego, a kolejność tych ruchów niesie informację. W 2024 zespół, w tym Verresen, stworzył anyony powiązane z grupą symetrii D4 na maszynie Quantinuum, ale samo plecenie nie pokrywało każdej operacji.

„Kody nieprzemienliwe są konikiem poczciwcem w wyścigu o korekcję błędów kwantowych”, powiedział Henrik Dreyer, dyrektor zarządzający i kierownik naukowy biura Quantinuum w Monachium, współautor pracy. „W tej pracy pokazujemy pierwszy uniwersalny zestaw bram w kodzie nieprzemienliwym, co wykazuje, że obliczenia odporne na błędy mogą w zasadzie być wykonywane bez uciekania się do destylacji lub hodowli magicznych stanów.”

Nowy eksperyment przeszedł na grupę symetrii S3, obroty i odbicia, które pozostawiają trójkąt równoboczny bez zmian, i uruchomiono go na 54 splatanych kubikach. Pakiet ScienceDaily z 27 września wymienia ten artykuł w wiadomościach o komputerach kwantowych tygodnia.

Waszyngton wyznacza datę dla użytecznych maszyn

27 września Fermilab opublikowało raport Komitetu SCAC Departamentu Energii „Path to an Integrated Quantum Future”. Dokument, prowadzony przez podkomitet pod przewodnictwem głównej technolożki Fermilab, Anny Grassellino, z profesorem Supratik Guha z Uniwersytetu w Chicago jako wiceprzewodniczącym, wyznacza ścieżkę opartą na kamieniach milowych, aby zademonstrować naukowo istotny, skorygowany błędami komputer kwantowy do 2028 roku i szkicuje długoterminową wizję dedykowanej Użytkowej Instytucji Obliczeń Kwantowych.

Jego trzy fazy obejmują konkurencyjne „Quantum Grand Challenges” między 2026 a 2028, planowanie instytucji użytkowej oraz zintegrowaną przyszłość kwantową od 2030 roku. Dokument argumentuje, że sukces należy mierzyć użytecznością naukową, a nie liczbą kubików, i że DOE powinno pozostać neutralne technologicznie.

Mapy drogowe branży już zbiegają się w podobnych terminach. IBM oświadczył 19 sierpnia, że połączył i schłodził dwa moduły kriogeniczne w jednym środowisku, co jest krokiem w stronę łączenia setek chipów kwantowych. Moduły mają ponad 8 stóp wysokości i szerokości, chłodzą się do 4 Kelvina w mniej niż pięć dni i osiągają poniżej 15 milikelwinów krótko po tym, zgodnie z ogłoszeniem firmy. IBM planuje połączyć wiele procesorów w maszynę z co najmniej 1 000 programowalnych kubików do 2027, w drodze do odpornej na błędy maszyny IBM Quantum Starling w 2029.

Liczby logicznych kubików również się zmieniają. Interesting Engineering poinformowało, że maszyna Sqale firmy Infleqtion zademonstrowała 30 splatanych logicznych kubików, używając 80 fizycznych kubików, co według firmy czyni ją pierwszym systemem neutralnoatomowym, który osiągnął ten wynik na platformie komercyjnej. CEO Matt Kinsella powiedział, że firma celuje w 100 logicznych kubików do 2028.

Symulacja i orbita

Sprzęt kwantowy jest również kierowany na problemy fizyczne. ScienceDaily poinformowało 26 września, że zespół kierowany przez Duke University użył 13-jonowego symulatora kwantowego, aby odtworzyć łamanie strun, proces powiązany z tworzeniem cząstek we wczesnym wszechświecie. Praca ukazała się 23 września w Nature Physics. Christopher Monroe, który kierował badaniem, powiedział, że symulacje kwantowe oferują najlepszą dostępną platformę do badania tworzenia materii, krótko przed obserwacją Wielkiego Wybuchu.

W oddaleniu od laboratorium, The Next Web poinformowało 28 września, że indyjski startup TakeMe2Space uruchomi swój satelitę MOI-1A na locie współdzielonym SpaceX 1 października. Firma nazywa go pierwszym indyjskim satelitą obliczeniowym na orbicie, wyposażonym w chipy krawędziowe Nvidia Orin NX i około 150 watów mocy, z 23 zarezerwowanymi klientami. Zastępuje MOI-1, który utracono 12 stycznia, gdy trzeci stopień PSLV-C62 ISRO zawiodł.

Dwie ścieżki, lepsza korekcja błędów i terminy wspierane przez rząd, teraz dzielą kalendarz. Czy fizyka dostarczy zgodnie z tym harmonogramem, pozostaje otwartym pytaniem.