Sandia ו-Quantinuum מאפיינות במלואו את קבוצת השערים של קיוביט לוגי באמצעות "GST לוגי"

חוקרים מ-Sandia National Laboratories ומ-Quantinuum התאימו את אחד מכלי האבחון היסודיים ביותר לשגיאות קיוביט, טומוגרפיה של קבוצת שערים (gate set tomography, ‏GST), כך שיפעל על קיוביטים לוגיים מתוקני-שגיאות ולא רק על קיוביטים פיזיקליים. בטרום-פרסום בשם Logical gate set tomography מתאר צוות של 14 מחברים את מה שהוא מכנה האפיון המלא והעקבי-עצמית הראשון של קבוצה אוניברסלית של שערים לוגיים חד-קיוביטיים, שבוצע על System Model H1, מעבד מלכודת היונים בן 20 הקיוביטים של Quantinuum.

מה הוכרז

השיטה, שמכונה בקיצור "GST לוגי", נועדה לענות על שאלה ששיעורי שגיאה פשוטים אינם עונים עליה: איזה סוג של רעש נותר אחרי שתיקון שגיאות קוונטי עשה את שלו? לפי המאמר, GST לוגי בונה מודלים מפורטים של הפעולות הלוגיות הרועשות. מהם יכולים החוקרים לחלץ גדלים כמו נאמנות שער ומרחק יהלום, ולבדוק שגיאות קוהרנטיות ואפקטים לא-מרקוביים, שבהם הרעש תלוי במה שקרה קודם בחישוב.

כפי ש-Quantum Computing Report מסביר, הניסוי היה מסע המדידות האחרון על מכשיר H1-1. הקיוביט הלוגי קודד בקוד Steane בן שבעת הקיוביטים, והצוות השתמש בתיקון שגיאות אקטיבי עם הזנה קדימה בזמן אמת, והפעיל פולסי תיקון פיזיקליים על היונים במקום לעקוב אחר התיקונים בתוכנה בלבד. הקבוצה שאופיינה כללה הכנת מצב לוגי, מדידה, שערי Clifford ‏H ו-S, מחזור המתנה ותיקון שגיאות, ושער T שאינו Clifford, שמומש באמצעות הזרקת מצב קסם וטלפורטציה קוונטית.

הירשמו לניוזלטר של DesignQuantum

חדשות ומאמרי הסבר בחינם על מחשוב קוונטי, עם קישור למקור לכל טענה. בחרו יומי, שבועי או חודשי.

Website

כתובת אימייל תדירותיומישבועיחודשי שפהEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית הרשמה בחינם

בחינם. אפשר לבטל את המינוי בלחיצה אחת בכל עת. מדיניות פרטיות

הפרטים הטכניים

המאמר מדווח כי נתוני החומרה הראו בעיקר שגיאות לוגיות סטוכסטיות מסוג פאולי (היפוכים אקראיים של ביט ושל פאזה), ללא עדות לאי-מרקוביות לוגית ועם סימנים חלשים בלבד לשגיאה לוגית קוהרנטית. QCR מדווח על אי-נאמנות שזירה משוערת של כ-0.2% עד 1.7% לשערים הלוגיים, עם רווחי שגיאה רחבים משום שכל מעגל הורץ 50 פעמים בלבד.

כדי להעמיק, המחברים הריצו את אותו פרוטוקול עם הרבה יותר הרצות על סימולטור המערכת המפורט של Quantinuum. שם, לפי התקציר, GST לוגי מצא אי-מרקוביות חלשה אך מובהקת סטטיסטית ועדות חזקה לשגיאה לוגית קוהרנטית. באמצעות הפעלה וכיבוי של מקורות שגיאה בודדים בסימולטור, עקב הצוות אחר האופן שבו שגיאות פיזיקליות מסוימות מעצבות את השגיאות הלוגיות. QCR מדווח כי דה-פאזה במהלך הובלת היונים וקירורם הייתה המקור העיקרי לסחיפה לוגית קוהרנטית, וכי התנהגות לא-מרקובית יכולה לנבוע ממחזורי חילוץ הסינדרום עצמם גם כשהרעש הפיזיקלי מרקובי.

למה זה חשוב

משפטי סף ומפענחים מניחים בדרך כלל שתיקון שגיאות הופך רעש פיזיקלי מסובך לשגיאות פאולי פשוטות ובלתי תלויות. GST לוגי נותן לצוותי חומרה דרך לבדוק את ההנחה הזו ישירות על קיוביטים מקודדים במקום להסיק אותה. תוצאות H1 תמכו במידה רבה בתמונת הרעש הפשוטה, ואילו תוצאות הסימולטור חשפו שגיאות עדינות ומובנות שעשויות להיות חשובות ככל שהמכשירים יגדלו.

על מה לעקוב

העבודה היא טרום-פרסום ועדיין לא עברה ביקורת עמיתים. שאלות פתוחות הן האם השיטה ניתנת להרחבה לקבוצות שערים לוגיים רב-קיוביטיים ולקודים גדולים יותר, והאם קבוצות חומרה יאמצו אותה באופן שגרתי במערכות חדשות יותר כמו Helios של Quantinuum.