پژوهشگران UCL و NQCC یک کیوبیت منطقی را درون بلوک QLDPC روی Quantinuum H2 اندازه گرفتند
یک پیش‌چاپ جراحی QLDPC را روی پردازنده یون به‌دام‌افتاده H2-2 شرکت Quantinuum گزارش می‌کند: یکی از دو کیوبیت رمزگذاری‌شده بلوک خوانده شد و دیگری سالم ماند.
این صفحه از انگلیسی ترجمه شده است. نام شرکت‌ها، محصولات و پیوندهای منابع بدون تغییر باقی مانده‌اند. خواندن نسخه اصلی انگلیسی
کدهایی که چند کیوبیت منطقی را در یک بلوک جای می‌دهند، نوید کاهش هزینه سخت‌افزاری رایانش کوانتومی تحمل‌پذیر در برابر خطا را می‌دهند، اما فقط به این شرط که بتوان هر کیوبیت رمزگذاری‌شده را جداگانه به کار گرفت. یک پیش‌چاپ تازه آزمایشی سخت‌افزاری را دقیقاً درباره همین توانایی گزارش می‌کند. Surabhi Luthra از University College London و Alex Owens از National Quantum Computing Centre (NQCC) بریتانیا با استفاده از پردازنده یون به‌دام‌افتاده H2-2 شرکت Quantinuum، یک کیوبیت منطقی را درون یک بلوک کد دوکیوبیتی اندازه گرفتند، بی‌آنکه کیوبیت همسایه را مختل کنند. این روش جراحی QLDPC نام دارد.
چه چیزی اعلام شد
مقاله Individually Addressed Logical Pauli Measurements by QLDPC Surgery on a Trapped Ion Quantum Computer در ۲۸ اکتبر ۲۰۲۶ در arXiv ثبت شد. نویسندگان می‌گویند تا جایی که می‌دانند، اندازه‌گیری تک‌تک کیوبیت‌های منطقی درون یک بلوک چندکیوبیتی با جراحی QLDPC پیش از این روی سخت‌افزار انجام نشده بود. به گفته آنان، آزمایش‌های جراحی پیشین از جراحی شبکه‌ای (lattice surgery) روی بلوک‌های کدی استفاده می‌کردند که هر کدام فقط یک کیوبیت منطقی داشتند.
جزئیات فنی
این گروه دو کیوبیت منطقی را با یک کد دوچرخه‌ای تعمیم‌یافته [[10,2,3]] در ده کیوبیت داده فیزیکی رمزگذاری کرد؛ این کد از خانواده کدهای کوانتومی بررسی توازن کم‌چگال (QLDPC) است. برای خواندن یک عملگر منطقی انتخاب‌شده، بلوک کد به‌طور موقت به یک «ابزارک» (gadget) کمکی متشکل از کیوبیت‌های اضافی متصل می‌شود. بررسی‌هایی که روی ابزارک اندازه‌گیری می‌شوند مقدار عملگر منطقی هدف را آشکار می‌کنند و بلوک پس از آن در فضای کد خود باقی می‌ماند. به همین دلیل این اندازه‌گیری غیرمخرب است، برخلاف خوانش عرضی (transversal) که حالت رمزگذاری‌شده را فرو می‌پاشد.
به گزارش مقاله، نتایج چنین بود:
- یک دور جراحی با هفت کیوبیت ابزارک، عملگر X کیوبیت منطقی نخست را با نرخ خطای ۰٫۷۲٪ اندازه گرفت و با یک اندازه‌گیری عرضی بعدی با خطای ۱٫۰۳٪ هم‌خوان بود.
- رمزگشایی در طول سه دور استخراج نشانگان (syndrome) خطای اندازه‌گیری ابزارک را به زیر ۰٫۲۶٪ رساند.
- کیوبیت منطقی «تماشاگر» که هدف اندازه‌گیری نبود، در طول اندازه‌گیری سه‌دوره با خطای ۰٫۲۱٪ حفظ شد و نشانگان پس از جراحی تأیید کرد که بلوک به فضای کد بازگشته است.
- استفاده دوباره از همان کیوبیت‌های ابزارک برای اندازه‌گیری X روی کیوبیت منطقی نخست و سپس Z روی کیوبیت دوم، در اندازه‌گیری دوم خطای ۱٫۱۲٪ داشت.
نویسندگان یادآور می‌شوند که ساختار ابزارک آنان برای هر کد QLDPC دلخواهی کاربرد دارد و پایه بلوک‌های پردازشی یک معماری پیشنهادی به نام Pinnacle است.
چرا اهمیت دارد
مقاله یادآوری می‌کند که تحمل‌پذیری خطا بر پایه کد سطحی برای هر کیوبیت منطقی به صدها تا هزاران کیوبیت فیزیکی نیاز دارد. کدهای QLDPC می‌توانند با ذخیره چند کیوبیت منطقی در هر بلوک این سربار را کاهش دهند، اما به اتصال‌هایی فراتر از نزدیک‌ترین همسایه‌ها و روشی برای نشانی‌دهی به هر کیوبیت رمزگذاری‌شده نیاز دارند. اندازه‌گیری‌های پائولی غیرمخرب و تک‌نشانی، همراه با تأمین حالت‌های جادویی (magic states)، برای رایانش جهانی در مدلی که رایانش مبتنی بر پائولی نامیده می‌شود کافی است. نویسندگان نتایج خود را اعتبارسنجی سخت‌افزاری عملیات پایه جراحی می‌دانند که معماری‌های QLDPC بر آن تکیه دارند.
چه چیزهایی را باید دنبال کرد
این کار یک پیش‌چاپ است که هنوز داوری همتا نشده و از کدی کوچک با فاصله ۳ استفاده می‌کند. پرسش‌های باز این است که آیا همین رویکرد ابزارکی روی کدهای بزرگ‌تر با فاصله بیشتر هم کارآمد می‌ماند، چگونه با تأمین حالت‌های جادویی برای رایانش منطقی کامل ترکیب می‌شود، و آیا سخت‌افزاری با اتصال ثابت، به‌جای اتصال قابل پیکربندی دوباره، می‌تواند با هزینه معقول کیوبیتی از آن پشتیبانی کند.
منابع
اطلاعات این صفحه از منابع زیر گرفته شده و توسط DesignQuantum گردآوری شده است.