ชิปตัวใหม่ของ Google สามารถถอดรหัสหนึ่งในปัญหาที่ใหญ่ที่สุดของคอมพิวเตอร์ควอนตัม

ทั้งๆที่สู่การทำระบบที่ใช้ qubit ที่ใช้งานได้จริงยังคงไม่เสถียรและมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดข้อผิดพลาด ซึ่งเป็นสิ่งที่ Google อาจดำเนินการตามขั้นตอนสำคัญในการแก้ไข

ด้วยชิปควอนตัมที่เพิ่งเปิดตัวใหม่ที่เรียกว่า Willow วิศวกรของ Google ได้ผ่านเหตุการณ์สำคัญในการจัดการข้อผิดพลาด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาสามารถรักษาควิบิตลอจิคัลเดี่ยวให้เสถียรเพียงพอ ดังนั้นข้อผิดพลาดอาจเกิดขึ้นทุกๆ ชั่วโมง ซึ่งเป็นการปรับปรุงอย่างมากจากการตั้งค่าก่อนหน้านี้ที่ล้มเหลวทุกๆ สองสามวินาที

ควิบิตเป็นส่วนสำคัญของข้อมูลควอนตัม ต่างจากบิตของการคำนวณแบบคลาสสิกซึ่งสามารถเก็บ 1 หรือ 0 ได้ qubit เหล่านี้สามารถเก็บ 1, 0 หรือทับซ้อนของทั้งสองอย่างได้ การรวมกันนี้เป็นเครื่องมือที่ทรงพลังในการออกแบบอัลกอริธึมที่สามารถกระทืบปัญหาที่คอมพิวเตอร์คลาสสิกใช้เวลานานเกินไปในการแก้ปัญหาหากพวกเขาสามารถจัดการมันได้เลย

น่าเสียดายที่คิวบิตเป็นสิ่งที่ละเอียดอ่อน การซ้อนทับของพวกมันมีแนวโน้มที่จะเข้าไปพัวพันกับสิ่งแวดล้อมและสูญเสียคุณสมบัติทางคณิตศาสตร์ไป แม้ว่าระบบในปัจจุบันจะแข็งแกร่งพอที่จะรับประกันความน่าเชื่อถือได้ 99.9 เปอร์เซ็นต์ แต่ระบบที่ใช้งานได้จริงจำเป็นต้องมีอัตราข้อผิดพลาดที่ใกล้เคียงกับหนึ่งในล้านล้าน

เพื่อตอบโต้ข้อผิดพลาดในคิวบิตที่เปราะบางเหล่านี้ นักวิจัยสามารถกระจายคิวบิตลอจิคัลเดี่ยวไปยังอนุภาคจำนวนหนึ่งในการซ้อนทับได้ อย่างไรก็ตาม การปรับขนาดนี้จะใช้งานได้ก็ต่อเมื่อคิวบิตทางกายภาพเพิ่มเติมกำลังแก้ไขข้อผิดพลาดเร็วกว่าที่เกิดขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

"Willow เป็นโปรเซสเซอร์ตัวแรกที่ qubit ที่แก้ไขข้อผิดพลาดจะดีขึ้นแบบทวีคูณเมื่อมีขนาดใหญ่ขึ้น"เขียนMichael Newman และ Kevin Satzinger นักวิทยาศาสตร์การวิจัยจากทีม Google Quantum AI

"แต่ละครั้งที่เราเพิ่มคิวบิตที่เข้ารหัสของเราจาก 3×3 เป็น 5×5 เป็น 7×7 lattice ของคิวบิตจริง อัตราข้อผิดพลาดที่เข้ารหัสจะถูกระงับด้วยปัจจัยสองเท่า"

วิลโลว์มี 105 คิวบิตจริงและการผสมผสานระหว่างสถาปัตยกรรมและอัลกอริธึมการแก้ไขข้อผิดพลาดที่ใช้ได้นำไปสู่ความสำเร็จในแง่ของความเสถียร โดยที่ qubit ยิ่งหมายถึงข้อผิดพลาดน้อยลง

นี่เป็นปัญหาตั้งแต่นั้นมาการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมเทคนิคต่างๆ ได้รับการแนะนำครั้งแรกในช่วงกลางทศวรรษ 1990 ในขณะที่ยังมีหนทางอีกยาวไกลข้างหน้าในการตระหนักรู้อย่างเต็มที่การดำเนินการควอนตัมขนาดใหญ่อาจเป็นไปได้อย่างน้อยตามแนวทางนี้

"สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงการระงับข้อผิดพลาดแบบเอกซ์โพเนนเชียลตามสัญญาของการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม ซึ่งเป็นเป้าหมายเกือบ 30 ปีสำหรับการประมวลผลควอนตัม และเป็นองค์ประกอบสำคัญในการปลดล็อกแอปพลิเคชันควอนตัมขนาดใหญ่"เขียนนิวแมนและแซทซิงเกอร์

ความเสถียรไม่ใช่ข้อดีเพียงอย่างเดียวของวิลโลว์: Google กล่าวว่าสามารถทำงานควอนตัมเฉพาะให้เสร็จสิ้นได้ภายในห้านาที ซึ่งจะใช้เวลาหนึ่งในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดของเราถึง 10 พันล้านปี (เป็นงานที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะสำหรับแต่ยังคงแสดงให้เห็นสิ่งที่เป็นไปได้)

ข้อผิดพลาดย่อมมีอยู่เสมอแต่สิ่งที่นักวิจัยตั้งเป้าที่จะทำคือทำให้การประมวลผลควอนตัมไม่บ่อยเพียงพอสำหรับการปฏิบัติจริง นั่นจะต้องมีฮาร์ดแวร์ที่ดีกว่า, คิวบิตที่มากขึ้นและอัลกอริธึมที่ได้รับการอัพเกรด

"การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมดูเหมือนว่าจะได้ผลแล้ว แต่มีช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างอัตราข้อผิดพลาดหนึ่งในพันของวันนี้กับอัตราข้อผิดพลาดหนึ่งในล้านล้านที่จำเป็นในวันพรุ่งนี้"เขียนนิวแมนและแซทซิงเกอร์

มีการเผยแพร่งานวิจัยเวอร์ชันตัวอย่างที่ยังไม่ได้แก้ไขธรรมชาติ-