Forradalmi előrelépés a hibajavításban
A tudósok a 98 fizikai qubitet 48 teljesen hibajavított logikai qubittá szervezték. Ez azt jelenti, hogy a qubitek párokban, tartalékkal működnek együtt, így ha az egyik hibázik, a rendszer továbbra is megbízható marad.
Lényeges hangsúlyozni, hogy a hibajavításhoz eddig úgy gondolták, nagyjából 10 fizikai qubit kell egy logikai qubithoz, most viszont már elég a 2:1 arány. Ez áttörés a hibajavításban, és azt jelenti, hogy a jövőben sokkal nagyobb, akár milliós méretű kvantumszámítógépek építése is közelebb került.
Külön érdekesség, hogy a gépet a Guppy nevű új programnyelv vezérli, amely a Pythonra épül, és a jövő kvantumszámítógépeihez is kiválóan használható lesz. Az ellenőrző és vezérlőrendszert teljesen újratervezték, így immár valós időben képes felismerni és orvosolni a számítási hibákat. Ehhez Nvidia GPU-kat is alkalmaznak, amelyek még gyorsabbá és hatékonyabbá teszik a hibák kijavítását.
Miért számít ennyire a hibaarány?
A kvantumszámítógépeknél a hibaarány kulcsfontosságú kérdés. Míg egy hagyományos gépben egy ezermilliárd bitből egy sérül, addig a kvantumgépekben hibajavítás nélkül akár minden ezredik qubit hibázhat. Mégis, a Helios kvantumprocesszora 99,921%-os pontosságot ért el a qubitpárok vizsgálatánál, valamint 99,9975%-os pontosságot az egyes qubiteken végzett műveleteknél.
Az eredmények a Google Sycamore processzorának 2019-es és 2024-es rekordjait is felülmúlták. Bár egyes gépekben számszerűen több a fizikai qubit, teljesítmény szempontjából lényeges kiemelni, hogy a qubitek minősége és hibamentessége döntő.
Fizikai áttörés: szupervezető anyagok vizsgálata
A Helios egyik első nagy eredménye egy magas hőmérsékleten szupravezető fém szimulációja volt, amellyel új, eddig ismeretlen elektronviselkedést sikerült feltérképezni. A mérések szerint szuperpozícióban az elektronpárok összekapcsolódnak – ez a szupravezetés egyik jellemzője. A kísérlet alapját a La3Ni2O (lantán–nikkel-oxid) anyagon végzett villanófényes próba adta, amely rövid időre szobahőmérsékleten is szupravezetővé tette az anyagot.
Laboratóriumi körülmények között a tudósok korábban sosem tudták ilyen pontosan követni az elektronok egyedi viselkedését – a Helios digitális szimulációja viszont erre is képes, és ez új utakat nyithat a szupravezetők kutatásában.
Skálázható, jövőálló architektúra
A Helios forradalmi elrendezése, a kvantumkereszteződésekkel ellátott csapda olyan, mint egy közlekedési csomópont a qubitek számára. Segítségével gyorsan és hatékonyan párosíthatók a qubitek, így a jövőben több ilyen csomópont is összekapcsolható. Ezzel megnyílik az út a generációkat meghaladó, óriási teljesítményű kvantumgépek előtt.
Bölcsebb tervezés, új alkalmazások
A fentiek tükrében a Helios megjelenése új korszakot hozhat nemcsak a kvantumszámítógépek fejlesztésében, hanem olyan korábban lehetetlennek hitt problémák kutatásában is, mint a szupravezetés vagy a bonyolult fizikai szimulációk. A nagyobb és még megbízhatóbb gépek fejlesztése már nem álom, hanem kézzelfogható közelségbe került.
