A kvantumbitek törékeny világa
A szupervezető kvantumszámítógépekben a számításokat fizikai qubitek végzik, amelyek extrém hidegben, az abszolút nulla fok közelében működnek. Ilyenkor a szupervezető fémek elektromos ellenállása eltűnik, és lehetővé válik az információ veszteségmentes áramlása. Viszont ezek a qubitek különösen érzékenyek a környezeti hatásokra: rezgések, zaj, hő – mind könnyen megzavarhatják a finom műveleteket. Ezért több fizikai qubitet kötnek össze egy logikai qubitté, így ha az egyikük hibázik, a többiek megvédik az információt.
Amikor azonban egy logikai qubiten belül egyszerre több fizikai qubit is téved, a rendszer a hibákat könnyen összetévesztheti a helyes eredménnyel – itt jelenik meg a logikai hiba, ami tönkreteheti a számítást.
A zaj előzetes leszerelése: új hibrid módszer
Az IBM 127 qubites Kyiv és Marrakesh rendszerein dolgozó kutatók rájöttek, hogy leggyakrabban egy speciális zaj, az úgynevezett ZZ-keresztbeszéd okolható a logikai qubitek hibáiért. Ennek kivédésére egy hibrid megközelítést alkalmaztak: már a számítás előtt elnyomták ezt a keresztbeszédet, így lényegesen kevesebb logikai hiba keletkezett.
Ezt az új eljárást ötvözték a meglévő hibakorrekciós módszerekkel, és így hozták létre azt a hibrid protokollt, amellyel minden eddiginél pontosabb és tartósabb kvantumállapotot tudtak fenntartani.
Rekordhosszú, hibamentes működés
Eddig a kódolási hűség 79,5% volt az egyik próbán, 93,7% a másikon, majd 27 mikroszekundum múlva mindkettő 30% körülire esett vissza. Most a kutatók az NDD (normalizált dinamikus leválasztás) nevű technikával elérték a 98,05%-os pontosságot, ami 55 mikroszekundum múlva is 84,87%-on maradt. Ez azt jelenti, hogy a kvantumrendszer akár 4 500–5 500 utasítást is képes végrehajtani anélkül, hogy az adatok szétesnének a zajtól.
A hagyományos dinamikus leválasztás során minden fizikai qubithoz egyenként kell mikrohullámú impulzusokat küldeni – ám ahogy nő a qubitek száma, úgy nő a hiba is. Az új megoldás viszont közvetlenül a logikai qubit szintjén dolgozik, ahol az impulzusok ütemét egy matematikai normalizálóval igazítják a kódoláshoz – ezzel sikerült egyszerre sok qubit esetében fenntartani a pontosságot.
A kvantumszámítógépek tényleg közelebb jöttek
Bár az 55 mikroszekundum elsőre rövid időnek tűnhet, ez hatalmas lépést jelent, hiszen ilyen hosszú, stabil és pontos működést még nem mértek. Ez azt jelentheti, hogy a jövőben a kvantumgépek végre megbízhatóan futtathatnak összetett algoritmusokat – például bonyolult titkosítások feltörését. Ha ezek az áttörések elterjednek, a klasszikus számítógépeknek napokig vagy akár hónapokig tartana az, amit egy fejlett kvantumgép néhány perc alatt elvégez.
Ez volt az a pillanat, amikor minden megváltozott.
