ชิปควอนตัมใหม่ของ Google ได้แก้ไขปัญหาที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ดีที่สุดอาจต้องใช้เวลาถึงสี่ล้านล้านเท่าของอายุจักรวาลในการถอดรหัส

นักวิทยาศาสตร์ของ Google ได้สร้างโปรเซสเซอร์ควอนตัมตัวใหม่ที่สามารถแก้ปัญหาที่ต้องใช้เวลาถึง 10 เจ็ดล้านปีในการแก้ปัญหาของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ดีที่สุดในโลกได้ภายในห้านาที ความก้าวหน้าครั้งนี้จะช่วยให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีโอกาสเกิดข้อผิดพลาดน้อยลงเมื่อได้รับข้อผิดพลาดมากขึ้น ซึ่งบรรลุหลักชัยสำคัญในการเอาชนะอุปสรรคที่ยืดเยื้อมานานหลายทศวรรษ

มี "เสียงรบกวน" โดยเนื้อแท้ ซึ่งหมายความว่าหากไม่มีเทคโนโลยีแก้ไขข้อผิดพลาด ทุกหนึ่งใน 1,000— โครงสร้างพื้นฐานของคอมพิวเตอร์ควอน — ล้มเหลว

นอกจากนี้ยังหมายถึงเวลาในการเชื่อมโยงกัน (ระยะเวลาที่คิวบิตสามารถยังคงอยู่ในตำแหน่งซ้อนทับเพื่อให้สามารถประมวลผลการคำนวณแบบคู่ขนานได้) ยังคงสั้นอยู่ ในทางตรงกันข้ามทุกๆหนึ่งใน 1 พันล้านบิตล้มเหลวในคอมพิวเตอร์ทั่วไป-

อัตราข้อผิดพลาดที่สูงนี้เป็นหนึ่งในอุปสรรคสำคัญในการขยายขนาดเครื่องจักรเหล่านี้ ดังนั้นจึงดีพอที่จะทำงานได้ดีกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดมาก นี่คือเหตุผลที่การวิจัยมุ่งเน้นไปที่การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีคิวบิตที่ดีขึ้นและมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาดน้อยลง ไม่ใช่แค่มากกว่าเท่านั้น

Google บอกว่ามันใหม่ซึ่งได้รับการขนานนามว่า "วิลโลว์" เป็นเครื่องแรกในโลกที่บรรลุผลลัพธ์ที่ "ต่ำกว่าเกณฑ์" ซึ่งเป็นเหตุการณ์สำคัญที่นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์กำหนดไว้ปีเตอร์ ชอร์ในกระดาษปี 2538- ทีมงานได้สรุปเทคโนโลยีในการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 9 ธันวาคมในวารสารธรรมชาติ-

ไขปัญหาเมื่อหลายสิบปีก่อน

ความก้าวหน้าครั้งนี้ — การบรรลุเป้าหมาย "ต่ำกว่าเกณฑ์" นี้ หมายความว่าข้อผิดพลาดในคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะลดลงอย่างมากเมื่อคุณเพิ่มทางกายภาพมากขึ้น- โดยจะกำหนดเส้นทางในการขยายขนาดเครื่องจักรควอนตัมในอนาคต

เทคโนโลยีนี้อาศัยคิวบิตเชิงตรรกะ นี่คือควิบิตที่เข้ารหัสโดยใช้ชุดของคิวบิตจริงในรูปแบบตาข่าย คิวบิตจริงทั้งหมดในคิวบิตแบบลอจิคัลเดียวจะใช้ข้อมูลเดียวกันร่วมกัน ซึ่งหมายความว่าหากคิวบิตใดๆ ล้มเหลว การคำนวณจะดำเนินต่อไปเนื่องจากข้อมูลยังคงสามารถพบได้ภายในคิวบิตแบบลอจิคัล

รับการค้นพบที่น่าสนใจที่สุดในโลกส่งตรงถึงกล่องจดหมายของคุณ

นักวิทยาศาสตร์ของ Google ได้สร้างคิวบิตที่เชื่อถือได้เพียงพอสำหรับการลดข้อผิดพลาดเอ็กซ์โปเนนเชียลด้วยการเปลี่ยนแปลงหลายครั้ง พวกเขาปรับปรุงโปรโตคอลการสอบเทียบ ปรับปรุงเทคนิคการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อระบุข้อผิดพลาด และปรับปรุงวิธีการผลิตอุปกรณ์ สิ่งสำคัญที่สุดคือ พวกเขาปรับปรุงเวลาในการเชื่อมโยงกันในขณะที่ยังคงรักษาความสามารถในการปรับแต่งคิวบิตจริงเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุด

ที่เกี่ยวข้อง:

"สิ่งที่เราสามารถทำได้ในการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมถือเป็นเหตุการณ์สำคัญที่สำคัญจริงๆ สำหรับชุมชนวิทยาศาสตร์และอนาคตของการคำนวณควอนตัม ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเราสามารถสร้างระบบที่ทำงานต่ำกว่าการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมได้ เกณฑ์"จูเลียน เคลลี่ผู้อำนวยการฝ่ายฮาร์ดแวร์ควอนตัมของ Google Quantum AI กล่าวกับ WordsSideKick.com

งานที่ท้าทายนี้จำเป็นต้องกำจัดข้อผิดพลาดออกจากระบบมากกว่าที่แนะนำ นักวิทยาศาสตร์สามารถขยายคอมพิวเตอร์ควอนตัมให้ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ และข้อผิดพลาดจะลดลงต่อไป Kelly อธิบาย

“นี่เป็นความท้าทายที่โดดเด่นมาเป็นเวลา 30 ปีแล้ว เนื่องจากแนวคิดเรื่องการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมเกิดขึ้นในช่วงกลางทศวรรษที่ 90” เคลลี่กล่าว

ผลลัพธ์ที่น่าทึ่งสำหรับการคำนวณควอนตัม

นักวิจัยของ Google ทดสอบวิลโลว์กับเกณฑ์มาตรฐานการสุ่มตัวอย่างวงจร (RCS) ซึ่งปัจจุบันเป็นตัวชี้วัดมาตรฐานสำหรับการประเมินชิปประมวลผลควอนตัม ในการทดสอบเหล่านี้ Willow ทำการคำนวณภายในห้านาทีที่อาจต้องใช้เวลา10 เจ็ดล้านปี ซึ่งนานกว่าอายุของจักรวาลเกือบสี่ล้านล้านเท่า

Willow QPU รุ่นแรกยังสามารถบรรลุเวลาการเชื่อมโยงกันเกือบ 100 ไมโครวินาที ซึ่งดีกว่าการแสดงจากชิป Sycamore รุ่นก่อนหน้าของ Google ถึงห้าเท่า

Google ได้ประกาศครั้งแรกว่าเมื่อนักวิทยาศาสตร์ใช้ชิปเพื่อแก้ไขปัญหาที่อาจต้องใช้เวลาถึง 10,000 ปีในการคำนวณของซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก ในเดือนกรกฎาคม คอมพิวเตอร์ควอนตัมตัวใหม่ที่สร้างโดย Quantinuum-

จากนั้นในเดือนตุลาคม Google ได้ประกาศอีกครั้งว่ามีเมื่อใช้ Sycamore เพื่อประมวลผลการคำนวณ หมายความว่า QPU ที่ดีที่สุดในปัจจุบันจะมีประสิทธิภาพเหนือกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในการใช้งานจริงเป็นครั้งแรก

“เวลาในการเชื่อมโยงกันตอนนี้สูงกว่าเมื่อก่อนมาก และเราแปลเป็นการลดอัตราข้อผิดพลาดในการปฏิบัติงานทางกายภาพทั้งหมดลงประมาณสองเท่าในทันที” Kelly กล่าว

“ดังนั้น qubit พื้นฐานทั้งหมดจะดีขึ้นในทุกสิ่งที่พวกเขาทำประมาณสองเท่า หากคุณดูอัตราข้อผิดพลาดเชิงตรรกะระหว่างโปรเซสเซอร์ใหม่นี้กับ Sycamore จะมีความแตกต่างประมาณ 20 ปัจจัย — และนั่นมาจากการขยายขนาด แต่ ยังต่ำกว่าเกณฑ์อีกด้วย"

มองเกิน "ต่ำกว่าเกณฑ์"

ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ของ Google กำลังตั้งเป้าที่จะสาธิตสำหรับชิปควอนตัมในปัจจุบัน แทนที่จะอาศัยการเปรียบเทียบ

ในอดีต ทีมงานได้ทำการจำลองระบบควอนตัมที่นำไปสู่การค้นพบและความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ Kelly กล่าวกับ WordsSideKick.com

ตัวอย่างหนึ่งรวมถึงการค้นพบความเบี่ยงเบนไปจากกฎฟิสิกส์ที่สมมติขึ้น แต่ผลลัพธ์เหล่านี้ยังอยู่ไม่ไกลเกินเอื้อมสำหรับคอมพิวเตอร์คลาสสิกที่ทรงพลังที่สุด

ถัดไป ทีมงานต้องการสร้าง "คิวบิตเชิงตรรกะที่ดีมาก" โดยมีอัตราข้อผิดพลาด 1 ใน 1 ล้าน พวกเขากล่าวว่าในการสร้างสิ่งนี้ พวกเขาจะต้องต่อคิวบิตทางกายภาพจำนวน 1,457 ตัวเข้าด้วยกัน

ขอบเขตนี้เป็นสิ่งที่ท้าทายเนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะไปถึงจุดนั้นโดยใช้เพียงฮาร์ดแวร์ทางกายภาพ คุณจะต้องมีเทคโนโลยีการแก้ไขข้อผิดพลาดที่ซ้อนกันอยู่ด้านบน นักวิทยาศาสตร์ต้องการเชื่อมต่อคิวบิตเชิงตรรกะเข้าด้วยกันเพื่อให้ทำงานได้ดีกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในการเปรียบเทียบและในสถานการณ์จริง