Kvantové počítače na dosah: Finská IQM snížila chybovost tisíckrát, otevírá cestu k bezchybnému počítání

Finský výrobce kvantových počítačů IQM vyvinul novou rodinu kódů pro opravu chyb, které dokážou tisíckrát snížit režii qubitů. Tento významný pokrok nevyžaduje žádný nový hardware a přibližuje možnost bezchybného kvantového počítání v blízké budoucnosti.

Finský výrobce kvantových počítačů IQM vyvinul novou rodinu kódů pro opravu chyb, které dokážou tisíckrát snížit režii qubitů. Tento významný pokrok nevyžaduje žádný nový hardware a přibližuje možnost bezchybného kvantového počítání v blízké budoucnosti. Kvantové počítače jsou široce považovány za budoucnost výpočetní techniky, avšak jejich kvantové bity neboli qubity jsou citlivé na šum, což způsobuje chyby ve výpočtech. Pro masové rozšíření kvantových počítačů je nezbytná spolehlivá a cenově dostupná oprava chyb.

Společnost IQM se sídlem ve Finsku je jedním z předních světových odborníků na supravodivé kvantové počítače. Firma má 23 kvantových systémů instalovaných ve výzkumných ústavech, podnicích a vysokovýkonných výpočetních centrech, a proto chápe naléhavou potřebu bezchybných kvantových počítačů. Inés de Vega, hlavní vědecká pracovnice IQM, zdůrazňuje, že efektivní kódy pro opravu kvantových chyb by měly být implementovatelné na škálovatelných a vyrobitelných hardwarových architekturách. Úzká spolupráce mezi návrhem opravy chyb a hardwarem je klíčovým prvkem strategie IQM.

Ve spolupráci s výzkumníky z Freie Universität Berlin, University of Edinburgh a Johannes Gutenberg-Universität Mainz vyvinula IQM novou rodinu kódů pro opravu chyb nazvanou „directional tile codes“. Tyto kódy řeší hlavní překážky v opravě kvantových chyb. Vincent Steffan, senior inženýr pro opravu kvantových chyb v IQM, vysvětlil, že na dlaždicových kódech pracují od roku 2025, protože jsou slibnými kandidáty díky svým lokálním kontrolám a možnostem logického počítání bez přidávání požadavků na konektivitu.

Při nasazení „directional tile codes“ na procesory IQM Crystal, spolu s již používanými iSWAP branami nejbližších sousedů, vědci zjistili, že chybovost na logický qubit za jedno kolo se snížila tisíckrát ve srovnání s běžně používanými povrchovými kódy. Tato srovnání byla provedena při hardwarové náročnosti přibližně 30 fyzických qubitů na jeden logický qubit. Inés de Vega označila tento výsledek za významný krok směrem ke škálovatelnému bezchybnému kvantovému počítání. Přístup představuje konkrétní krok k toleranci chyb pomocí kódů QLDPC (Quantum Low-Density Parity Check) na planárním hardwaru, který IQM využívá. Klíčovou inovací je použití dynamických obvodů pro extrakci syndromu k implementaci těchto kódů na čtvercové mřížce. IQM usiluje o to, aby se bezchybné kvantové počítání stalo realitou do roku 2030, a plánuje škálovat až na milion qubitů.