นักวิจัย UCL และ NQCC วัดคิวบิตเชิงตรรกะหนึ่งตัวภายในบล็อก QLDPC บน Quantinuum H2
พรีปรินต์รายงานการผ่าตัด QLDPC บนโปรเซสเซอร์ไอออนกักขัง H2-2 ของ Quantinuum โดยอ่านคิวบิตที่เข้ารหัสหนึ่งในสองตัวของบล็อก ขณะที่อีกตัวยังคงสภาพเดิม
หน้านี้แปลจากภาษาอังกฤษ โดยชื่อบริษัท ชื่อผลิตภัณฑ์ และลิงก์แหล่งข้อมูลยังคงเดิม อ่านต้นฉบับภาษาอังกฤษ
รหัสที่บรรจุคิวบิตเชิงตรรกะหลายตัวไว้ในบล็อกเดียวมีศักยภาพจะลดต้นทุนฮาร์ดแวร์ของการคำนวณควอนตัมที่ทนต่อความผิดพลาด แต่จะเป็นจริงได้ก็ต่อเมื่อสามารถควบคุมคิวบิตที่เข้ารหัสแต่ละตัวแยกกันได้ พรีปรินต์ฉบับใหม่รายงานการทดสอบบนฮาร์ดแวร์สำหรับความสามารถนี้โดยตรง Surabhi Luthra จาก University College London และ Alex Owens จาก National Quantum Computing Centre (NQCC) ของสหราชอาณาจักร ใช้โปรเซสเซอร์ไอออนกักขัง H2-2 ของ Quantinuum วัดคิวบิตเชิงตรรกะหนึ่งตัวภายในบล็อกรหัสสองคิวบิตโดยไม่รบกวนคิวบิตข้างเคียง เทคนิคนี้เรียกว่าการผ่าตัด QLDPC (QLDPC surgery)
สิ่งที่ประกาศ
บทความ Individually Addressed Logical Pauli Measurements by QLDPC Surgery on a Trapped Ion Quantum Computer ถูกส่งขึ้น arXiv เมื่อวันที่ 28 ตุลาคม 2026 ผู้เขียนระบุว่า เท่าที่ทราบ การวัดคิวบิตเชิงตรรกะทีละตัวภายในบล็อกหลายคิวบิตด้วยการผ่าตัด QLDPC ยังไม่เคยทำบนฮาร์ดแวร์มาก่อน โดยชี้ว่าการทดลองผ่าตัดก่อนหน้านี้ใช้การผ่าตัดแลตทิซ (lattice surgery) กับบล็อกรหัสที่แต่ละบล็อกมีคิวบิตเชิงตรรกะเพียงตัวเดียว
รายละเอียดทางเทคนิค
ทีมวิจัยเข้ารหัสคิวบิตเชิงตรรกะสองตัวลงในคิวบิตข้อมูลทางกายภาพสิบตัวด้วยรหัสไบซิเคิลแบบทั่วไป [[10,2,3]] ซึ่งอยู่ในตระกูลรหัสควอนตัมตรวจสอบพาริตีความหนาแน่นต่ำ (QLDPC) ในการอ่านตัวดำเนินการเชิงตรรกะที่เลือก บล็อกรหัสจะถูกเชื่อมต่อชั่วคราวกับ "แกดเจ็ต" (gadget) เสริมที่ประกอบด้วยคิวบิตเพิ่มเติม ผลการตรวจสอบที่วัดบนแกดเจ็ตจะบอกค่าของตัวดำเนินการเชิงตรรกะเป้าหมาย และบล็อกยังคงอยู่ในปริภูมิรหัสหลังจากนั้น การวัดจึงไม่ทำลายสถานะ ต่างจากการอ่านค่าแบบทรานส์เวอร์ซัล (transversal) ที่ทำให้สถานะที่เข้ารหัสยุบตัว
ตามบทความ ผลลัพธ์มีดังนี้
- การผ่าตัดหนึ่งรอบโดยใช้คิวบิตแกดเจ็ตเจ็ดตัว วัดตัวดำเนินการ X ของคิวบิตเชิงตรรกะตัวแรกด้วยอัตราความผิดพลาด 0.72% และสอดคล้องกับการวัดแบบทรานส์เวอร์ซัลที่ตามมาซึ่งมีความผิดพลาด 1.03%
- การถอดรหัสตลอดสามรอบของการดึงซินโดรม (syndrome) ลดความผิดพลาดในการวัดของแกดเจ็ตลงต่ำกว่า 0.26%
- คิวบิตเชิงตรรกะ "ผู้ชม" ที่ไม่ได้ถูกวัดยังคงรักษาไว้ได้ด้วยความผิดพลาด 0.21% ระหว่างการวัดสามรอบ และซินโดรมหลังการผ่าตัดยืนยันว่าบล็อกกลับเข้าสู่ปริภูมิรหัสแล้ว
- การนำคิวบิตแกดเจ็ตชุดเดิมกลับมาใช้วัด X บนคิวบิตเชิงตรรกะตัวแรก แล้วจึงวัด Z บนตัวที่สอง ให้ความผิดพลาด 1.12% ในการวัดครั้งที่สอง
ผู้เขียนระบุว่าโครงสร้างแกดเจ็ตของพวกเขาใช้ได้กับรหัส QLDPC ใดก็ได้ และเป็นพื้นฐานของบล็อกประมวลผลในสถาปัตยกรรมที่เสนอชื่อ Pinnacle
เหตุใดจึงสำคัญ
บทความระบุว่าการทนต่อความผิดพลาดที่อิงรหัสพื้นผิว (surface code) ต้องใช้คิวบิตทางกายภาพหลายร้อยถึงหลายพันตัวต่อคิวบิตเชิงตรรกะหนึ่งตัว รหัส QLDPC ช่วยลดภาระนี้ได้ด้วยการเก็บคิวบิตเชิงตรรกะหลายตัวต่อบล็อก แต่ต้องมีการเชื่อมต่อที่ไกลกว่าเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดและมีวิธีระบุคิวบิตที่เข้ารหัสแต่ละตัว การวัดเพาลีที่ไม่ทำลายสถานะและระบุเป้าหมายทีละตัว เมื่อใช้ร่วมกับการจัดหาสถานะเมจิก (magic state) ก็เพียงพอสำหรับการคำนวณแบบสากลในแบบจำลองที่เรียกว่าการคำนวณบนพื้นฐานเพาลี ผู้เขียนอธิบายผลลัพธ์ว่าเป็นการยืนยันบนฮาร์ดแวร์ของปฏิบัติการพื้นฐานด้านการผ่าตัดที่สถาปัตยกรรม QLDPC ต้องพึ่งพา
สิ่งที่ต้องจับตา
งานนี้เป็นพรีปรินต์ที่ยังไม่ผ่านการประเมินโดยผู้ทรงคุณวุฒิ และใช้รหัสขนาดเล็กที่มีระยะ 3 คำถามที่ยังเปิดอยู่คือ แนวทางแกดเจ็ตแบบเดียวกันจะยังได้ผลกับรหัสที่ใหญ่ขึ้นและมีระยะสูงขึ้นหรือไม่ จะผสานกับการจัดหาสถานะเมจิกเพื่อการคำนวณเชิงตรรกะเต็มรูปแบบอย่างไร และฮาร์ดแวร์ที่มีการเชื่อมต่อแบบคงที่แทนที่จะปรับเปลี่ยนได้ จะรองรับได้ด้วยต้นทุนคิวบิตที่สมเหตุสมผลหรือไม่
แหล่งข้อมูล
ข้อเท็จจริงในหน้านี้มาจากแหล่งข้อมูลด้านล่าง ซึ่ง DesignQuantum ได้รวบรวมไว้