Dinamički površinski kodovi otvaraju nove mogućnosti za korekciju…

U svijetu kvantne tehnologije, korekcija grešaka (QEC) je ključni element za ostvarivanje stabilnih i pouzdanih kvantnih algoritama. Google Quantum AI tim je nedavno objavio rezultate koji pokazuju uspješnu operaciju novih dinamičkih kola za korekciju grešaka, što predstavlja značajan napredak u odnosu na njihove statičke prethodnike. Ovi dinamički kola koriste manje spojeva, uklanjaju korelirane greške i omogućuju upotrebu različitih tipova kvantnih vrata. U ovom članku istražit ćemo kako dinamički površinski kodovi mogu promijeniti krajolike kvantne korekcije grešaka.

Uvod u kvantnu korekciju grešaka

Kvantna korekcija grešaka (QEC) je neophodna za dostizanje ultra niskih stopa grešaka potrebnih za korisne kvantne algoritme. Na Google Quantum AI, naši kvantni procesori koriste fizičke kvbite konstruirane od malih superprovodnih kola, koja su osjetljiva na šum. QEC nam omogućuje kombiniranje više fizičkih kvbita u logičke kvbite, koji su otporniji na šum. U prosincu 2024. objavili smo da je operacija korekcije grešaka na našem Willow kvantnom procesoru ispod praga, što znači da je otpornost logičkog kvbita na greške eksponencijalno raste s dodavanjem više fizičkih kvbita. Ova demonstracija koristila je površinski kod za visoku performansu kvantne korekcije grešaka.

Dinamički površinski kodovi: Novi pravac u kvantnoj korekciji grešaka

Površinski kodovi i njihove ograničenja

Površinski kodovi su jedna od najčešćih metoda kvantne korekcije grešaka. Oni koriste mrežu kvbita na kvadratnoj mreži za detekciju i korekciju grešaka. Međutim, statička kola, koja se ponavljaju, ograničavaju mogućnost izbjegavanja “dropouta” – kvbita ili spojeva koji ne rade. Dinamički površinski kodovi rješavaju ovaj problem detektiranjem grešaka putem izmjene između različitih konstrukcija kola, što pruža veću fleksibilnost u izboru vrata, povezanosti i suzbijanju koreliranih grešaka.

Prednosti dinamičkih površinskih kodova

Dinamički površinski kodovi nude nekoliko ključnih prednosti u odnosu na statičke kola. Oni mogu izbjeći neke od velikih izazova koje superprovodni kvbiti suočavaju, poput izlaska iz računskog podprostora, ograničenja rasporeda hardvera i kvbit dropouta. Greške se trianguliraju koristeći detektivne regije, što omogućuje lokalizaciju fizičkih grešaka i sprječavanje utjecaja na logičku kvantnu informaciju.

Novi dinamički kola za kvantnu korekciju grešaka

Heksagonalna kola

Heksagonalna kola omogućuju korekciju grešaka na heksagonalnoj mreži, što omogućuje svakom kvbitu da se poveže s samo tri susjedna kvbita umjesto četiri. Ovo pojednostavljuje dizajn i proizvodnju velikih čipova i poboljšava performanse hardvera. Dinamička kola koriste dva različita tipa ciklusa korekcije grešaka, svaki od kojih koristi tri spoja po kvbitu, s jednim spojem korištenim dvaput unutar ciklusa.

Walking kola

Walking kola ograničavaju neračunske greške, što je važno za održavanje stabilnosti kvantne informacije. Ova kola koriste dinamičke detektivne regije koje se mijenjaju s svakim ciklusom korekcije grešaka, pružajući dodatnu fleksibilnost u detekciji i korekciji grešaka.

iSWAP kola

iSWAP kola omogućuju upotrebu nestandardnih dvokvbitnih entangling vrata, što je korisno za različite kvantne algoritme. Ova kola također koriste dinamičke detektivne regije, pružajući fleksibilnost u korekciji grešaka.

Zaključak

Dinamički površinski kodovi predstavljaju revolucionarni napredak u kvantnoj korekciji grešaka. Oni pružaju veću fleksibilnost, poboljšavaju performanse hardvera i omogućuju korištenje različitih tipova kvantnih vrata. Ovi novi rezultati otvaraju put za daljnja istraživanja i moguće primjene u kvantnoj računarstvu.

Česta pitanja

Što je kvantna korekcija grešaka?

Kvantna korekcija grešaka (QEC) je proces koji se koristi za otklanjanje grešaka u kvantnim računalima, omogućavajući stabilnost i pouzdanost kvantnih algoritama.

Zašto su dinamički površinski kodovi važni?

Dinamički površinski kodovi pružaju veću fleksibilnost i poboljšavaju performanse kvantnih računala, omogućavajući korištenje različitih tipova kvantnih vrata i suzbijanje koreliranih grešaka.

Koji su novi dinamički kola predstavljena u ovom članku?

U članku su predstavljena tri nova dinamička kola: hexagonalna, walking i iSWAP kola, koja rješavaju različite izazove u kvantnoj korekciji grešaka.

Kada su objavljeni rezultati o dinamičkim površinskim kodovima?

Rezultati o dinamičkim površinskim kodovima objavljeni su u siječnju 2026. godine, a autori su Alec Eickbusch i Alexis Morvan iz Google Quantum AI tima.

Koji su prednosti dinamičkih površinskih kodova u odnosu na statičke?

Dinamički površinski kodovi pružaju veću fleksibilnost, poboljšavaju performanse hardvera, suzbijaju korelirane greške i omogućuju korištenje različitih tipova kvantnih vrata.