Microsoft și Quantinuum au creat 12 qubiți logici extrem de fiabili, demonstrându-le performanța printr-o simulare chimică hibridă completă.
Ce sunt qubiții logici și de ce contează această cercetare?
Qubiții logici, cunoscuți și sub numele de biți cuantici, reprezintă unitățile fundamentale de informație în calculul cuantic. Spre deosebire de biții clasici din calculul tradițional, care pot avea doar valoarea 0 sau 1, qubiții pot exista într-o stare de superpoziție, permițându-le să reprezinte simultan atât 0, cât și 1. În esență, qubiții logici sunt versiuni mai avansate ale qubiților fizici, care corectează erorile de calcul și asigură o performanță mult mai stabilă și precisă.
Microsoft și Quantinuum au reușit să tripleze numărul de qubiți logici față de cercetările anterioare, creând 12 astfel de qubiți cu ajutorul sistemului de virtualizare a qubiților din Azure Quantum și folosind tehnologia H2 a celor de la Quantinuum. Aceștia au demonstrat performanțe notabile, având o rată de eroare de 22 de ori mai mică decât qubiții fizici.
Această dezvoltare este importantă deoarece qubiții logici permit efectuarea de calcule cuantice mult mai complexe, fără a suferi de instabilitatea obișnuită a qubiților fizici. Prin optimizarea algoritmilor de corecție a erorilor și utilizarea tehnologiilor de ultimă generație, cele două companii au reușit să stabilească un nou record în domeniu.
Ce este simularea chimică hibridă completă?
Microsoft și Quantinuum au combinat în premieră calculul cuantic cu inteligența artificială (AI) și puterea de calcul clasic (HPC) pentru a simula o problemă chimică reală, de la început până la sfârșit. Ei au utilizat qubiți logici pentru a calcula starea de bază a unui catalizator chimic important, care este o etapă esențială într-o reacție chimică.
În această simulare:
- Qubiții logici au fost folosiți pentru a simula modul în care se comportă moleculele într-o reacție chimică.
- AI a preluat datele rezultate din calculul cuantic pentru a îmbunătăți acuratețea simulării și pentru a calcula energia minimă necesară pentru funcționarea catalizatorului.
- Calculul clasic (HPC) a fost utilizat pentru a gestiona și integra aceste date, permițând astfel rezolvarea completă a problemei chimice.
Rezultatul obținut a fost mai precis decât cel generat exclusiv cu qubiți fizici.
O explicație mai simplă a „formulei” cu 12 qubiți logici
Computerele cuantice sunt necesare pentru a rezolva probleme extrem de complexe pe care computerele tradiționale (clasice) nu le pot aborda eficient sau într-un timp rezonabil. Acestea pot rezolva probleme complexe din chimie și fizică prin simularea precisă a reacțiilor chimice și a comportamentului molecular, gestiona procese complexe în domenii precum logistica și finanțele, revoluționa securitatea digitală prin algoritmi avansați de criptografie, accelera procesele de inteligență artificială (AI) prin antrenarea rapidă a algoritmilor, simula sisteme naturale complexe, și deschide noi orizonturi în cercetarea științifică, permițând explorarea de idei imposibil de testat anterior.
Dar computerele cuantice au probleme mari cu erorile de calcul din cauza instabilității qubiților fizici, care sunt foarte sensibili la interferențe. În prezent, calculul cuantic nu este încă pe deplin practic și utilizabil pentru probleme complexe la scară largă. Deși există prototipuri de computere cuantice, acestea sunt afectate de erori frecvente și de instabilitatea qubiților fizici, ceea ce limitează aplicațiile lor.
Cercetarea realizată de Microsoft și Quantinuum ajută la rezolvarea acestor probleme prin crearea de qubiți logici mult mai fiabili, care corectează erorile qubiților fizici. Aceasta îmbunătățește precizia și fiabilitatea calculelor cuantice, fiind un pas important către calculul cuantic tolerant la erori, esențial pentru aplicarea practică a acestor tehnologii în probleme complexe.
Crearea celor 12 qubiți logici poate fi văzută ca o soluție tehnică sau „o formulă” care abstractizează gestionarea și corectarea erorilor din calculul cuantic, iar simularea chimică hibridă completă a servit în acest caz drept verificare practică a eficienței acestei soluții.
