Halsey Andrews Microsoft i Quantinuum twierdzą, że dzięki wspólnemu projektowi Azure Quantum poczyniły ogromne postępy w obliczeniach kwantowych.
Obie firmy twierdzą, że udało im się stworzyć nową generację wysoce niezawodnych kubitów logicznych, które są niezbędne do osiągnięcia praktycznych zastosowań obliczeń kwantowych.
Kilka miesięcy temu firmy Microsoft i Quantinuum były pionierami w tworzeniu wysoce niezawodnych kubitów logicznych, stosując system wirtualizacji kubitów firmy Microsoft do kubitów pułapek jonowych serii H firmy Quantinuum.
Odwiedzam kwant
Początkowo firmy były w stanie wyprodukować cztery kubity logiczne z 30 kubitów fizycznych. Poziom błędu logicznego produkcji był 800 razy większy niż poziom błędu fizycznego. Chociaż Microsoft uznał ten wyczyn za imponujący, nadal przekraczał swoje granice i opłaciło się.
Teraz współpraca rozszerzyła się, tworząc 12 kubitów logicznych z 56 kubitów fizycznych na urządzeniu Quantinuum H2, wykazując niezwykłą dokładność 99,8% w operacjach na dwóch kubitach.
Zespół wykazał, że te kubity logiczne są splątane w złożony układ znany jako stan Greenbergera-Horna-Zellingera (GHZ), który jest bardziej złożony niż poprzednie przygotowania stanu Bella. To splątanie skutkowało współczynnikiem błędów obwodu wynoszącym 0,0011, znacznie niższym niż współczynnik błędów fizycznych kubitów wynoszący 0,024. Takie osiągnięcia nie tylko uwydatniają możliwość głębszych obliczeń kwantowych, ale także torują drogę odpornym na błędy informacjom kwantowym, co stanowi kluczowy krok w kierunku wykorzystania pełnych możliwości technologii kwantowej.
Współpraca między Microsoft i Quantinuum to także kamień milowy w zastosowaniu obliczeń kwantowych do rozwiązywania problemów świata rzeczywistego, zwłaszcza w chemii. Łącząc kubity logiczne ze sztuczną inteligencją (AI) i wysokowydajnym przetwarzaniem w chmurze (HPC), z powodzeniem rozwiązali złożony problem naukowy polegający na szacowaniu energii stanu podstawowego ważnego półproduktu katalitycznego.
Proces rozpoczął się od określenia przestrzeni aktywnej katalizatora za pomocą symulacji HPC. Następnie wykorzystano kubity logiczne do symulacji zachowania kwantowego przestrzeni aktywnej. Wyniki pomiarów z tych symulacji wykorzystano następnie do wytrenowania modelu sztucznej inteligencji, co ostatecznie umożliwiło dokładne oszacowanie energii stanu podstawowego. Ten kompleksowy przepływ pracy stanowi pierwszy przykład połączenia obliczeń kwantowych, obliczeń kwantowych i sztucznej inteligencji w celu rozwiązania problemu naukowego, demonstrując praktyczną użyteczność technologii kwantowych.
Chociaż obecne wyniki nie stanowią jeszcze pełnej naukowej przewagi kwantowej – zdefiniowanej jako zdolność komputerów kwantowych do rozwiązywania problemów, które są poza zasięgiem komputerów klasycznych – pokazują one potencjał systemów kwantowych do przewyższania metod klasycznych w określonych scenariuszach. Podejście hybrydowe zastosowane w tym badaniu pokazuje, jak obliczenia kwantowe mogą zwiększyć dokładność obliczeń chemicznych, szczególnie w przypadku złożonych problemów stanowiących wyzwanie dla klasycznych systemów.
Udana demonstracja tego hybrydowego przepływu pracy nie tylko uwypukliła możliwości kubitów logicznych, ale także podkreśliła znaczenie integracji obliczeń kwantowych z innymi zaawansowanymi technologiami. Łącząc zalety technologii kwantowej, sztucznej inteligencji i obliczeń o wysokiej wydajności, badacze mogą opracowywać innowacyjne rozwiązania palących wyzwań naukowych.
Platforma Azure Quantum pełni funkcję centralnego centrum, w którym zbiegają się obliczenia kwantowe, sztuczna inteligencja i obliczenia o wysokiej wydajności (HPC). Ekosystem ten zaprojektowano tak, aby ułatwiał płynne interakcje między różnymi architekturami sprzętowymi, umożliwiając naukowcom wykorzystanie mocnych stron każdej technologii. Łącząc możliwości kwantowe ze sztuczną inteligencją, badacze mogą wykorzystać algorytmy uczenia maszynowego do analizowania ogromnych zbiorów danych i wydobywania znaczących spostrzeżeń, co radykalnie przyspiesza proces badań i rozwoju.
Patrząc w przyszłość, Microsoft twierdzi, że jest zaangażowany w rozwój swojej platformy Azure Quantum w celu obsługi różnych architektur kubitów, w tym kubitów atomów neutralnych i kubitów topologicznych. Integracja tych różnorodnych technologii ma na celu zwiększenie niezawodności i skalowalności obliczeń kwantowych, co ostatecznie doprowadzi do opracowania systemów zdolnych sprostać niektórym z najważniejszych wyzwań świata.
„Zdolność naszych systemów do potrojenia liczby kubitów logicznych przy jednoczesnym podwojeniu liczby kubitów fizycznych z 30 do 56 kubitów fizycznych jest dowodem wysokiej precyzji i wszechstronnej łączności naszych urządzeń z uwięzionymi jonami z serii H” – powiedział Rajib Hazrat, Dyrektor generalny Quantinuum.
„Nasz obecny sprzęt H2-1 w połączeniu z platformą wirtualizacji bitów kwantowych firmy Microsoft w pełni umożliwia nam i naszym klientom elastyczne przetwarzanie kwantowe poziomu 2. Ta potężna współpraca umożliwi jeszcze większe postępy w połączeniu z oferowanymi najnowocześniejszymi narzędziami AI i HPC”. Poprzez Azure Quantum.”
/cdn.vox-cdn.com/uploads/chorus_asset/file/18331847/acastro_190723_1777_tiktok_0001.0.jpg)