Gdybyś zapytał nas sześć miesięcy temu, kiedy naszym zdaniem komputery kwantowe odporne na błędy staną się dostępne, oszacowalibyśmy, że około 2030 roku. Wskazalibyśmy, że do 2030 r. wszystkie dostępne komputery kwantowe będą oparte na NISQ i że kilku użytkowników będzie w stanie dowiedzieć się, jak korzystać z tych maszyn NISQ, aby osiągnąć przewagę kwantową w kilku zastosowaniach w tym okresie.
Jednak w ciągu ostatnich kilku miesięcy widzieliśmy wiele artykułów technicznych i map drogowych, które wskazują, że to, co nazwiemy wczesnymi komputerami kwantowymi odpornymi na błędy (FTQC), zacznie pojawiać się 2-3 lata wcześniej niż myśleliśmy i mogą one być dostępne już w 2027 lub 2028 roku. Niedawno informowaliśmy o tym w Quantum Computing Report by GQI na temat kilku działań zmierzających do osiągnięcia tego celu, w tym artykułów na temat działań w QuEra, Alice & Bob, Infleqtion, Pasqal, Nord Quantique, Google i IBM. Wiemy również o wielu innych organizacjach, które również intensywnie badają obliczenia kwantowe odporne na błędy.
Teraz nie spodziewamy się, że te wczesne maszyny FTQC będą potworami o milionie kubitów, które można by wykorzystać do uruchomienia algorytmu Shora. Uważamy jednak, że w ciągu najbliższych 3-5 lat całkiem możliwe jest pojawienie się maszyn z kilkoma tysiącami fizycznych kubitów i kilkuset kubitami logicznymi o wysokiej wierności, które mogłyby zostać wykorzystane do uzyskania przewagi kwantowej. A to zaowocuje interesującym scenariuszem, ponieważ możemy zobaczyć procesor NISQ i wczesne procesory FTQC na rynku w tym samym czasie. Użytkownicy końcowi w tych ramach czasowych będą więc musieli zdecydować, którą ścieżką chcą podążać.
Z pewnością żaden z wyników technicznych wspomnianych powyżej firm nie stanowi ostatecznej odpowiedzi. Każdemu z tych wczesnych wyników badań brakuje kluczowych cech, które sprawiają, że to, co obecnie mają, nie wystarcza do wykorzystania w maszynie produkcyjnej. Ale każdy nowy rozwój jest krokiem naprzód, który przybliża nas do ostatecznego celu. GQI spodziewa się, że w ciągu najbliższych kilku miesięcy i lat pojawi się znacznie więcej artykułów na temat korekcji błędów. Istnieją trzy kluczowe wyzwania, które obserwujemy, aby zobaczyć, czy naukowcy mogą przezwyciężyć, aby osiągnąć wczesne maszyny FTQC mogą stać się rzeczywistością.
Wyzwanie 1: Skalowanie kodu w celu systematycznego eliminowania błędów logicznych
Algorytmy produkcyjne pracujące na FTQC będą wymagały od maszyny przejścia przez tysiące lub miliony poziomów bez błędu. Będzie to wymagało bardzo niskiego poziomu błędów logicznych i wymaga zapewnienia, że wraz ze wzrostem kodów (np. zapewniając większą odległość między słowami kodowymi), poziom błędów logicznych będzie się nadal poprawiał.
Wyzwanie 2: Uniwersalne obwody odporne na błędy z realistycznymi czasami taktowania
Osiągnięcie przewagi kwantowej nie jest wystarczające, jeśli architektura korekcji błędów implementuje tylko zestaw bramek Clifforda (bramek, w tym H, S, CNOT i innych, które można wygenerować, łącząc je razem). Uniwersalny zestaw bramek, który może wykonywać dowolne obliczenia kwantowe, wymaga dodatkowej bramki, bramki innej niż Clifford, takiej jak bramka T. Większość dotychczasowych demonstracji nie może tego zrobić bez uniwersalnego zestawu bramek, które nie będą w stanie przetwarzać algorytmów wykazujących przewagę nad klasycznym przetwarzaniem.
Wyzwanie 3: Platforma zdolna do skalowania do rozmiaru mającego znaczenie komercyjne
Czasami podejście techniczne działa, gdy wypróbowuje się je na małą skalę, ale rozpada się, gdy próbuje się je wdrożyć na większą skalę. Naukowcy muszą więc zademonstrować skalowalność algorytmu korekcji błędów, aby upewnić się, że jest on nadal praktyczny przy większych rozmiarach. Problemy, które mogą się pojawić, obejmują przesłuchy, spowolnienie prędkości bramki, ograniczenia łączności, chłodzenie itp.
Będzie to więc ekscytujący czas w świecie kwantowym, gdy usłyszymy więcej wiadomości o postępach w dziedzinie komputerów kwantowych odpornych na błędy. GQI stworzyło raport, który zawiera więcej szczegółów na temat tych wyzwań pod nazwą Era logicznej kontroli jakości. Aby uzyskać informacje na temat sposobu uzyskania tego raportu, kliknij tutaj.
16 marca 2024 r.