🟠درخشش پردازنده‌های Quantinuum در آزمون عملیات تصحیح خطای کوانتومی

❗️یک مطالعه مستقل توسط محققان مرکز ابررایانش یولیش آلمان، ده پردازنده کوانتومی از شرکت‌های #Quantinuum، #IBM و IQM را از نظر توانایی انجام عملیات لازم برای تصحیح خطای کوانتومی مقایسه کرده است .

🔹هدف این مطالعه، ارزیابی آمادگی سخت‌افزار برای پیاده‌سازی «تصحیح خطای کوانتومی» بود؛ فرایندی که در آن اطلاعات یک #کیوبیت_فیزیکی شکننده، روی چندین کیوبیت توزیع می‌شود تا یک کیوبیت منطقی پایدارتر ساخته شود. یافته اصلی نشان می‌دهد که پردازنده‌های Quantinuum، به‌ویژه مدل جدید Helios-1، در انجام این عملیات حیاتی به‌طور قابل‌توجهی خطای کمتری تولید می‌کنند .

🔸تصحیح خطا در محاسبات کوانتومی اهمیت بنیادی دارد، چون کیوبیت‌ها بسیار شکننده‌اند و با کوچک‌ترین اغتشاش محیطی اطلاعاتشان از دست می‌رود. راه‌حل این است که اطلاعات را روی چند کیوبیت فیزیکی پخش کنیم و یک کیوبیت منطقی بسازیم. برای اینکه بفهمیم خطایی رخ داده یا نه، از کیوبیت‌های کمکی استفاده می‌شود که وضعیت همسایه‌ها را می‌سنجند بدون اینکه اطلاعات اصلی را مستقیماً بخوانند. اما مشکل اینجاست که خودِ این بررسی‌های مکرر می‌توانند خطا ایجاد کنند و اگر این خطا بیش از حد باشد، کل تصحیح خطا بی‌فایده می‌شود. دقیقاً همین نقطه، محور اصلی این مطالعه است.

🔹تمرکز پژوهش بر اندازه‌گیری میان‌محاسباتی (mid-circuit measurement؛ اندازه‌گیری در میانهٔ محاسبه، نه فقط در پایان) بود. محققان برای سنجش این بار اضافی، دو نسخه از یک الگوریتم را اجرا کردند: یکی با اندازه‌گیری‌های میان‌ محاسباتی و دیگری بدون آن. روی پردازنده‌های IBM، نسخه مبتنی بر اندازه‌گیری حدود ده برابر نرخ خطای بیشتری داشت، اما روی پردازنده‌های Quantinuum، خطای افزوده‌شده در حد خطای «گیت دو‌کیوبیتی» بود، ؛ یعنی اندازه‌گیری‌ها بار اضافی مخربی تحمیل نمی‌کردند که دستاوردی چشمگیر محسوب می‌شود .

🔸پردازندهٔ جدید Quantinuum به نام Helios-1 در آزمون‌های مبتنی بر کد سطحی (surface code؛ یک روش محبوب تصحیح خطا که کیوبیت‌ها را در شبکه‌ای دوبعدی می‌چیند) خوب عمل کرد و با ۲۵ کیوبیت داده (کیوبیتی که اطلاعات اصلی را نگه می‌دارد) امتیاز بالاتری گرفت. در آزمون‌های بزرگ‌تر، Helios-1 خروجی معنادار را تا ۹۱ کیوبیت داده در کد رنگی (color code؛ روشی دیگر برای تصحیح خطا با الگوی اتصال متفاوت) حفظ کرد، هرچند این آزمون‌ها تصحیح خطای کامل نبودند و فقط نشان دادند عملیات لازم به‌درستی انجام می‌شود.

🔹مطالعه محدودیت زمان‌بندی (ترتیب و هم‌زمانی اجرای عملیات) را نیز آشکار کرد. Helios-1 فقط هشت ناحیه (بخشی از تراشه که عملیات دو‌کیوبیتی و اندازه‌گیری در آن انجام می‌شود) دارد. وقتی توالی عملیات طولانی می‌شود، همهٔ اندازه‌گیری‌ها نمی‌توانند یک‌جا انجام شوند و برخی کیوبیت‌ها ناچارند بی‌کار منتظر بمانند؛ همین انتظارها نتیجه را خراب می‌کنند. پژوهشگران نشان دادند که با موازی‌سازی بیشتر عملیات، عملکرد بهبود می‌یابد.

🔸با این حال، محققان هشدار می‌دهند که عملکرد قوی در آزمایش‌های کوچک لزوماً به معنای عملکرد مشابه در مقیاس‌های بزرگ‌تر نیست و هزینه تخمینی اندازه‌گیری‌ها با افزایش طول مدارها بیشتر می‌شود . این یافته‌ها نشان می‌دهد که معماری #یون_به‌دام‌افتاده Quantinuum، به لطف اتصال همه‌به‌همه (all-to-all) و فیدلیتی بالای گیت‌ها، در مسیر دستیابی به مقاومت به خطا پیشتاز است .

‼️ لینک پیش چاپ مقاله
📎 لینک خبر

🔸🔸🔸🔸🔸🔸
🔗 Website
🔗 Telegram
🔗 LinkedIn

#اخبار #تصحیح_خطای_کوانتومی #پردازنده_کوانتومی