Google twierdzi, że uprawa stanów magicznych zmniejszyła błędy kwantowe 40-krotnie na chipie Willow
Najważniejsze informacje
- •Google Quantum AI wykazało, że uprawa stanów magicznych zmniejszyła wskaźnik błędów około 40-krotnie na chipie Willow, generując stany T o rekordowej logicznej wierności 99,99%.
- •Stany magiczne to zasoby jednorazowego użytku potrzebne do operacji kwantowych, których korekcja błędów nie potrafi chronić, a ich wytwarzanie szacunkowo może pochłaniać do 95% mocy komputera kwantowego.
- •Tylko około 8% prób uprawy przeszło wszystkie testy jakości, co oznacza, że chip odrzuca ponad dziewięć na każde dziesięć podejść, aby zachować jeden czysty stan.
- •Technika stanowi podstawę niedawnych szacunków, według których RSA-2048 można złamać przy użyciu mniej niż miliona zaszumionych kubitów, a kryptografię krzywych eliptycznych Bitcoina — przy mniej niż 500 000 kubitów fizycznych.
- •Eksperyment wykorzystał co najwyżej 54 z 105 kubitów chipa Willow, a złamanie RSA-2048 wymagałoby stanów magicznych mniej więcej milion razy czystszych niż osiągnięte przez Google.
Google Quantum AI poinformowało w czwartek, że technika zwana uprawą stanów magicznych (magic state cultivation) zmniejszyła liczbę błędów około 40-krotnie na chipie Willow, generując stany magiczne o rekordowej wierności 99,99%. Firma mówi, że zamieniła jeden z najbardziej obiecujących teoretycznych trików informatyki kwantowej w coś, co faktycznie działa na chipie — wyniki opublikowano w czasopiśmie Science w czwartek.
Stany magiczne to zasoby jednorazowego użytku potrzebne do uruchamiania użytecznych programów kwantowych, a według Google niektóre szacunki lokują koszt ich wytworzenia na poziomie do 95% mocy komputera kwantowego.
Taniejsza budowa komputerów kwantowych ma znaczenie daleko wykraczające poza laboratoria fizyczne. Przybliża dzień, w którym maszyny te będą mogły wykonywać użyteczną pracę, taką jak projektowanie leków i nowych materiałów — i równocześnie dzień, w którym można by złamać szyfrowanie chroniące logowanie do banków i portfele Bitcoin.
Dlaczego stany magiczne mają znaczenie
Komputery kwantowe działają na kubitach — bitach kwantowych, które mogą jednocześnie przechowywać kombinację 0 i 1, co pozwala im badać wiele możliwych odpowiedzi równolegle. Są też absurdalnie kruche: niewielkie ciepło albo szum elektryczny może odwrócić stan kubita i zniweczyć obliczenie, dlatego cała branża obsesyjnie zajmuje się korekcją błędów, czyli rozpraszaniem jednej informacji na wiele kubitów, aby można było wykrywać i naprawiać pomyłki. Chip Google'a Willow, zaprezentowany w grudniu 2024 roku, wykazał tę zasadę na prawdziwym sprzęcie: wraz ze skalowaniem kodu korekcji błędów wskaźniki błędów spadają, a nie rosną.
Korekcja błędów dobrze radzi sobie z prostymi operacjami, ale naprawdę użyteczny program wymaga też klasy trudniejszych operacji, których nie da się chronić w ten sam sposób. Aby je wykonać, maszyna musi najpierw wytworzyć stany magiczne, które działają jak jednorazowe ogniwa paliwowe dla tych operacji: każdy z nich jest zużywany w momencie użycia.
ytwarzanie czystych stanów magicznych zawsze było koszmarnie drogie. Według Google niektóre szacunki lokują koszt na poziomie do 95% całej mocy komputera kwantowego, pozostawiając bardzo niewiele miejsca na faktyczne obliczenia.
Od destylacji do uprawy
Fizycy Sergei Bravyi i Alexei Kitaev przedstawili standardowe rozwiązanie w 2004 roku jako destylację stanów magicznych, która przekształca wiele zaszumionych stanów magicznych w kilka czystych. Metoda działa, ale wymaga rozległych „fabryk
