Журнал Nature опубликовал исследование Microsoft Quantum и разработчика ионных квантовых компьютеров Quantinuum о снижении логических ошибок на квантовом процессоре. Команды сообщили об улучшении показателей в 11–800 раз по сравнению с сопоставимыми физическими схемами.
Отдельно исследовательское подразделение IBM Research описало подход к поиску новых кодов коррекции квантовых ошибок с помощью больших языковых моделей (LLM). Система на базе OpenEvolve нашла 465 кандидатов, но их практическую применимость еще предстоит проверить.
Работа Microsoft Quantum и Quantinuum
Коррекция ошибок остается одним из главных барьеров для масштабирования квантовых компьютеров. Современные кубиты чувствительны к шуму и быстро накапливают ошибки, поэтому долгие вычисления требуют логических кубитов, декодеров и схем, которые обнаруживают и исправляют сбои в процессе работы.
Физический кубит — аппаратная единица квантового процессора. Логический кубит — более надежная единица, в которую код коррекции объединяет несколько физических кубитов. Такая схема нужна, чтобы квантовый компьютер мог выполнять длинные вычисления и не терять результат из-за шума.
В статье Improved quantum processor logical error rates via correction and detection описываются результаты совместной работы Microsoft Quantum и Quantinuum. В эксперименте использовали две конструкции, оптимизированные для ионного процессора Quantinuum: 12-кубитный код, вдохновленный схемой Книлла, и 16-кубитный tesseract color code. Первый кодирует два логических кубита, второй — четыре.
По данным Microsoft, схемы охватывали вычисления с участием до 12 логических кубитов. При подготовке состояния Белла уровень логической ошибки снизился примерно с 0,8% для физической схемы до 0,001%, что дало 800-кратное улучшение.
Повторная коррекция ошибок показала результат в 51 раз ниже физического базового уровня на один раунд. Подготовка 12-кубитного cat state, то есть многокубитного состояния суперпозиции, дала улучшение в 22 раза.
«Наши результаты показывают, что современные квантовые устройства уже способны использовать отказоустойчивость и коррекцию ошибок для существенного подавления ошибок в нетривиальных квантовых схемах», — говорится в аннотации к статье.
Microsoft также напомнила о предыдущих совместных результатах с Quantinuum: более 14 000 отдельных экспериментов без зафиксированных ошибок, демонстрации 12 надежных логических кубитов и гибридной химической симуляции с использованием логических кубитов, искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений.
IBM Research применила ИИ для поиска кодов
IBM Research сообщила об использовании OpenEvolve для поиска кодов коррекции квантовых ошибок. OpenEvolve — библиотека с открытым исходным кодом, которая применяет большие языковые модели для эволюционного улучшения программного кода.
Команда сфокусировалась на bivariate bicycle-кодах. Это разновидность квантовых кодов с низкой плотностью проверок на четность, которые IBM учитывает в дорожной карте отказоустойчивых квантовых вычислений.
Параметры таких кодов записывают в формате [[n,k,d]], где n — число физических кубитов, k — число логических кубитов, а d — расстояние кода. Чем выше d, тем больше ошибок код способен выдержать до потери полезности.
По итогам первых прогонов система предложила 465 кандидатов. Среди них IBM выделила код [[288,50,8]] с 50 логическими кубитами против прежнего рекорда в 16 для этого семейства. Компания также отметила компактный код [[72,4,8]] с 72 физическими кубитами и варианты [[288,16,12]] и [[360,12,≤24]].
По оценке IBM, некоторые кандидаты при отдельных типах шума могут быть сопоставимы с кодом [[144,12,12]] gross code, который компания планирует использовать в отказоустойчивых квантовых компьютерах. При этом IBM подчеркивает, что практическая применимость найденных кодов требует дальнейшей проверки.
Исходный код проекта qcode-discovery опубликован на GitHub. Библиотека OpenEvolve также доступна в открытом репозитории.
В июне 2025 года IBM заявила, что к 2029 году намерена построить IBM Quantum Starling — крупномасштабный отказоустойчивый квантовый компьютер на 200 логических кубитах и 100 млн квантовых вентилей. Архитектура системы также опирается на bivariate bicycle-коды.
Напомним, в июне Quantum X Labs и исследовательская площадка Quantum Machines IQCC сообщили о планах протестировать ИИ-декодер коррекции квантовых ошибок.
https://forklog.com/cryptorium/chto-takoe-kvantovye-vychisleniya-i-kvantovye-kompyutery
