Sandia وQuantinuum توصّفان مجموعة بوابات كيوبت منطقي توصيفًا كاملًا عبر «GST المنطقي»

طوّر باحثون من Sandia National Laboratories وQuantinuum إحدى أدق أدوات تشخيص أخطاء الكيوبتات، وهي التصوير المقطعي لمجموعات البوابات (gate set tomography، GST)، بحيث تعمل على الكيوبتات المنطقية المصححة للأخطاء لا على الكيوبتات الفيزيائية فقط. وفي ورقة أولية بعنوان Logical gate set tomography، يصف فريق من 14 مؤلفًا ما يعتبره أول توصيف كامل ومتسق ذاتيًا لمجموعة شاملة من البوابات المنطقية أحادية الكيوبت، نُفّذ على معالج Quantinuum ‏System Model H1 ذي الأيونات المحتجزة والمكوّن من 20 كيوبتًا.

ما الذي أُعلن

صُممت الطريقة، المعروفة اختصارًا بـ«GST المنطقي»، للإجابة عن سؤال لا تجيب عنه معدلات الخطأ البسيطة: ما نوع الضوضاء المتبقية بعد أن يؤدي تصحيح الأخطاء الكمومي عمله؟ ووفقًا للورقة، يبني GST المنطقي نماذج مفصلة للعمليات المنطقية المشوشة، يمكن للباحثين أن يستخرجوا منها مقادير مثل دقة البوابة ومسافة الماس، وأن يختبروا وجود أخطاء مترابطة وتأثيرات غير ماركوفية تعتمد فيها الضوضاء على ما حدث سابقًا في الحساب.

وكما يوضح Quantum Computing Report، كانت التجربة آخر حملة قياس على جهاز H1-1. رُمّز الكيوبت المنطقي بشيفرة Steane ذات السبعة كيوبتات، واستخدم الفريق تصحيحًا نشطًا للأخطاء مع تغذية أمامية آنية، فطبّق نبضات تصحيح فيزيائية على الأيونات بدلًا من الاكتفاء بتتبع التصحيحات برمجيًا. وشملت المجموعة المُوصّفة تحضير الحالة المنطقية والقياس وبوابتي Clifford ‏H وS ودورة انتظار وتصحيح أخطاء، إضافة إلى بوابة T غير Clifford نُفذت عبر حقن الحالة السحرية والنقل الآني الكمومي.

اشترك في النشرة البريدية من DesignQuantum

أخبار وشروحات مجانية عن الحوسبة الكمومية، مع ربط كل معلومة بمصدرها. اختر يوميًا أو أسبوعيًا أو شهريًا.

Website

البريد الإلكتروني معدل الإرساليوميةأسبوعيةشهرية اللغةEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית اشترك مجانًا

مجانية. يمكنك إلغاء الاشتراك بنقرة واحدة في أي وقت. سياسة الخصوصية

التفاصيل التقنية

تفيد الورقة بأن بيانات العتاد أظهرت في الغالب أخطاء منطقية عشوائية من نوع باولي (انقلابات عشوائية في البت والطور)، دون دليل على لاماركوفية منطقية، ومع مؤشرات ضعيفة فقط على خطأ منطقي مترابط. ويذكر QCR أن عدم الدقة التشابكية المقدّرة للبوابات المنطقية تراوح بين نحو 0.2% و1.7%، مع هوامش خطأ واسعة لأن كل دارة لم تُشغَّل إلا 50 مرة.

وللتعمق أكثر، شغّل المؤلفون البروتوكول نفسه بعدد تشغيلات أكبر بكثير على محاكي النظام المفصل لدى Quantinuum. وهناك، بحسب الملخص، رصد GST المنطقي لاماركوفية ضعيفة لكنها ذات دلالة إحصائية، ودليلًا قويًا على خطأ منطقي مترابط. ومن خلال تشغيل مصادر الخطأ وإيقافها واحدًا تلو الآخر في المحاكي، تتبّع الفريق كيف تشكّل أخطاء فيزيائية بعينها الأخطاء المنطقية. ويذكر QCR أن فقدان الطور أثناء نقل الأيونات وتبريدها كان المصدر الرئيسي للانجراف المنطقي المترابط، وأن السلوك اللاماركوفي قد ينشأ من دورات استخراج المتلازمة نفسها حتى لو كانت الضوضاء الفيزيائية ماركوفية.

لماذا يهم

تفترض مبرهنات العتبة وأجهزة فك الترميز عادة أن تصحيح الأخطاء يحوّل الضوضاء الفيزيائية المعقدة إلى أخطاء باولي بسيطة ومستقلة. ويمنح GST المنطقي فرق العتاد وسيلة لاختبار هذا الافتراض مباشرة على الكيوبتات المرمّزة بدلًا من استنتاجه. وقد دعمت نتائج H1 إلى حد كبير صورة الضوضاء البسيطة، بينما كشفت نتائج المحاكي أخطاء دقيقة ومنظمة قد تصبح مهمة مع نمو الأجهزة.

ما الذي يجب مراقبته

العمل ورقة أولية لم تخضع بعد لمراجعة الأقران. وتبقى أسئلة مفتوحة حول ما إذا كانت الطريقة قابلة للتوسع إلى مجموعات بوابات منطقية متعددة الكيوبتات وشيفرات أكبر، وما إذا كانت مجموعات العتاد ستستخدمها بانتظام على أنظمة أحدث مثل Helios من Quantinuum.