Quantinuum-Quantencomputer verwendet Microsofts "logische Quantenbits" und führt 14.000 Experimente ohne Fehler durch

5. April 2024

Bericht

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von Bob Yirka, Phys.org

Ein Team von Computer-Ingenieuren des Quantencomputer-Herstellers Quantinuum, zusammen mit Informatikern von Microsoft, hat einen Weg gefunden, Fehler bei Experimenten an einem Quantencomputer erheblich zu reduzieren. Die Gruppe hat ein Paper über ihre Arbeit und Ergebnisse auf dem arXiv Preprint-Server veröffentlicht.

Informatiker arbeiten seit mehreren Jahren daran, einen wirklich nützlichen Quantencomputer zu bauen, der die Quantenüberlegenheit erreichen könnte. Die Forschung hat einen langen Weg zurückgelegt, der größtenteils darin bestand, mehr Qubits hinzuzufügen.

Aber solche Forschung wurde durch ein Hauptproblem aufgehalten - Quantencomputer machen viele Fehler. Um dieses Problem zu überwinden, haben Forscher nach Möglichkeiten gesucht, die Anzahl der Fehler zu reduzieren oder diejenigen zu korrigieren, die gemacht werden, bevor die Ergebnisse erzeugt werden.

Eines der Unternehmen, die daran arbeiten, die Fehler zu reduzieren, ist Microsoft, und ihr Hauptaugenmerk lag auf dem Entwurf und der Nutzung logischer Quantenbits durch das, was sie als 'aktive Syndromextraktion' bezeichnen - wo einige logische Qubits mit mehreren physischen Qubits erzeugt werden. Das gesamte System wird vom Team als ein Qubit-Virtualisierungssystem beschrieben.

In dieser neuen Anstrengung tat sich Microsoft mit Quantinuum zusammen, einem Unternehmen im Geschäft mit Quantencomputer-Hardware. Quantinuum lieferte den H2 Computer (basierend auf Ionenfalle-Qubits) und Microsoft fügte die logische Qubit-Software hinzu. Gemeinsam nutzten sie 30 physische Qubits, um vier logische Qubits zu erstellen.

Die Software diagnostiziert Fehler und korrigiert sie während laufender Berechnungen, ohne die logischen Qubits durch ihre aktive Syndromextraktionstechnik zu zerstören. Die Technik beinhaltet das Lernen von Details über die Qubits in Bezug auf Rauschen, anstatt sie zu messen.

Gemeinsam testete das Forschungsteam ihren Ansatz, indem sie 14.000 Experimente auf dem H2 durchführten. Sie stellten fest, dass alle von ihnen ohne einen einzigen nachweisbaren Fehler abgeschlossen wurden. Weitere Tests zeigten, dass das System eine Fehlerquote von 1 in 100.000 hatte, was ungefähr 800-mal besser ist als die Leistung desselben Quantencomputers ohne die logischen Qubits von Microsoft.

Nachdem die Tests abgeschlossen waren, argumentierte Microsoft, dass das Team einen Quantencomputer der Stufe 2 geschaffen habe, einen, der eine relativ niedrige Fehlerquote hat und skalierbar ist.

Zeitschrifteninformationen: arXiv

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