Ingrid Fadelli , Phys.org

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriKredit: Google Quantum AI.

Kvant kompüterləri kvant mexaniki təsirlərdən istifadə edərək məlumatları emal edən hesablama sistemləridir. Bu kompüterlər qubitlərə (yəni bitlərin kvant ekvivalentinə) əsaslanır, onlar ikili vəziyyətlərdən (0 və ya 1) fərqli olaraq vəziyyətlərin qarışığında məlumat saxlaya bilirlər.

Kvant kompüterləri bəzi hesablama və optimallaşdırma problemlərini klassik kompüterlərə nisbətən daha sürətli və daha effektiv həll edə bilsələr də, onlar da təbii olaraq səhvlərə daha çox meyllidirlər. Bunun səbəbi, qubitlərin səs-küy adlanan ətraf mühitdən gələn narahatlıqlar tərəfindən asanlıqla pozula bilməsidir.

Son onilliklər ərzində kvant mühəndisləri və fizikləri səs-küylə əlaqəli səhvləri düzəltmək üçün yanaşmalar inkişaf etdirməyə çalışırlar ki, bu da kvant səhvinin korreksiyası (QEC) üsulları kimi tanınır. Bu kodların bəziləri kiçik miqyaslı sınaqlarda ümidverici nəticələr əldə etsə də, onları real sxemlərdə etibarlı şəkildə tətbiq etmək çox vaxt çətin olur.

Google Quantum AI tədqiqatçıları bu yaxınlarda üç fərqli dinamik sxemdən istifadə edərək, tanınmış QEC texnikası olan səth kodunun tətbiqini nümayiş etdirdilər. Onların “Nature Physics” jurnalında dərc olunmuş məqaləsi səth kodunun real dünyada tətbiqi üçün yeni imkanlar açır və daha etibarlı kvant kompüterlərinin inkişafına töhfə verə bilər.

“Kvant kompüterlərinin etibarlı işləməsi üçün qaçılmaz olaraq baş verən səhvləri düzəltmək üçün bir yola ehtiyacı var” dedi məqalənin birinci həmmüəllifi Matt McEwen Phys.org-a. “Bu QEC adlanır və bu, nasazlığa dözümlü kvant kompüterlərinin qurulması üçün vacibdir. Bununla belə, QEC-nin tətbiqi əhəmiyyətli bir problemdir, çünki səhvləri aşkarlayan və düzəldən sxemlər mürəkkəbdir və son dərəcə dəqiq əməliyyatlar tələb edir.”

Komandanın nəzəri təklifinin praktiki həyata keçirilməsi

Yerüstü kod, McEwen və onun həmkarlarının tətbiq etdiyi kod keçmişdə geniş şəkildə öyrənilmiş və sınaqdan keçirilmişdir. Bu kod 2D şəbəkəsində kubitləri təşkil etməklə və dəfələrlə nasazlıqları yoxlayaraq, sistemdə saxlanılan kvant məlumatlarını pozmadan xətanı aşkarlaya bilən testlər həyata keçirərək işləyir.

“Mən əvvəllər dinamik sxemlər adlandırdığımız səth kodunu həyata keçirməyin bir çox yollarının olduğunu göstərən bir nəzəriyyə təklifi üzərində işləmişdim” dedi McEwen. “Xüsusən, bu iş müxtəlif güclü və zəif tərəfləri olan səth kodunun tətbiqinin üç variantını təklif etdi.”

Beləliklə, bu son tədqiqat McEwen-in üç fərqli dinamik səth kodu tətbiqinin mümkünlüyünü nəzəri cəhətdən nümayiş etdirən əvvəlki işinə əsaslanır. Onun təhlilləri bu tətbiqlərin eksperimental parametrlərdə müşahidə olunan mürəkkəb səhv mexanizmlərinə daha yaxşı uyğunlaşacağını irəli sürdü, lakin onlar real dünya şəraitində işləyəcəklərini qəti şəkildə sübut etmədilər.

“Eyni zamanda, Google-da RCS və OTOC-da iSWAP qapılarından istifadə etməklə böyük bir eksperimental səy var” dedi məqalənin baş müəllifi Aleksis Morvan. “Yeni konstruksiyalardan biri iSWAP qapısı ilə QEC-i etməyə imkan verir. Beləliklə, biz düşündük ki, bu, NISQ təcrübələrindən və QEC təcrübələrindən əldə etdiyimiz bilikləri vahid nümayişdə birləşdirmək üçün əla fürsətdir.”

Təcrübələrini həyata keçirməyə başlayanda tədqiqatçılar başa düşdülər ki, ilkin olaraq McEwen tərəfindən təsvir edilən hər üç dinamik səth kodu tətbiqini nümayiş etdirə bilməlidirlər. Onların ümidi sübut etmək idi ki, nəzəri cəhətdən nümayiş etdirilən səth kodu tətbiqləri adətən real dünya şəraitində təcrübələrdə də işləyir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Üç uğurlu dövrə tətbiqi

Bu komandanın Google Quantum AI-də nümayiş etdirdiyi üç dövrə tətbiqinə hex, iSWAP və gəzinti sxemləri deyilir.

” Altıbucaqlı dövrə , kvadrat şəbəkədən çox altıbucaqlı şəbəkədə işləmək üçün standart səth kodu dövrəsini yenidən tərtib edir” deyə məqalənin birinci müəllifi Alec Eickbusch izah etdi.

“Altıbucaqlı kubitlər şəbəkəsində hər bir qubitin yalnız 3 qonşusu olmalıdır ki, bu da istehsal və əməliyyatın mürəkkəbliyini azaldır və istifadə etdiyimiz daha az bağlayıcıdan daha yaxşı performansı sıxışdırmağa imkan verir.”

Altıbucaqlı sxemin əsası, kvadrat şəbəkədən fərqli olaraq, altıbucaqlı bir şəbəkədə təşkil edilmiş kubitləri olan kvant cihazlarının inkişafına potensial olaraq imkan verə bilər. Bu, öz növbəsində onların istehsalını və cihazlarda kubitlərin idarə edilməsini asanlaşdıra bilər.

Komandanın ikinci dövrə tətbiqi iSWAP sxemi adlandırıldı. Bu, standart CZ qapısı əvəzinə iSWAP adlı fərqli dolaşıq qapıdan istifadə edən standart sxemlərin uyğunlaşdırılmasıdır.

“iSWAP qapıları yerinə yetirmək üçün daha sadə əməliyyatlardır və CZ-lər kimi birbaşa sızma səhvləri yaratmır” dedi Eickbusch.

“Lakin onlar yeni növ xətadan (CPHASE xətası) əziyyət çəkirlər, ona görə də onların CZ əsaslı dövrə ilə müqayisədə daha yaxşı performans göstərə biləcəyi aydın deyil. Biz nümayiş etdik ki, iSWAP hətta CZ qapıları üçün dizayn edilmiş və optimallaşdırılmış cihazda da yaxşı işləyir, ona görə də ümid edirik ki, gələcək cihazlar iSWAP-lar üçün dizayna diqqət yetirə bilər.”

Tədqiqatçıların məqaləsində qeyd olunan üçüncü və son icraya gediş dövrəsi deyilir. Bu dizayn mahiyyətcə kodu təşkil edən fiziki kubitlərə kvant cihazında qorunan kvant məlumatını “gəzməklə” rolları dəyişməyə imkan verir.

“Bu gəzinti sızma xətalarını geridə qoyur, biz kodu yenidən oxumazdan əvvəl onları təmizləyə bilərik, sızma xətası hadisələrinin təsirini azaldır” dedi Eickbusch. “O, həmçinin məntiqi kubitləri cihaz ətrafında hərəkət etdirməyin yeni üsulunu təmin edir və məntiqi alqoritmin tərtib edilməsi üçün yeni imkanlar açır.”

Daha dinamik səth kodu tətbiqlərini ruhlandırır

Üç dinamik səth kodunu sınaqdan keçirdikdə, komanda onların diqqətəlayiq nəticələr əldə etdiyini gördü. Hex sxemi səhvlərin aradan qaldırılmasını 2,15 dəfə, gəzinti dövrəsini 1,69 dəfə, iSWAP-ı isə 1,56 dəfə artırıb.

“Bizim işimizdən ən böyük nəticə bu dinamik dövrə tətbiqlərinin reallıqda işlədiyini təsdiqləməkdir” dedi McEwen. “Ümid edirik ki, bu, digər qruplara öz avadanlıqlarında ən yaxşı performans göstərmək üçün uyğunlaşdırılmış sxemlərdən istifadə edərək kodları tətbiq etməyə inam verir və insanları indi möhkəm təməl üzərində olduqlarını bildikləri üçün daha da maraqlı dövrə tətbiqləri ilə çıxış etməyə təşviq edir.”

Bütövlükdə, bu tədqiqatın nəticələri səhvlərə dözümlü kvant hesablamasını həyata keçirmək üçün dinamik QEC sxemlərinin potensialını vurğulayır. Komandanın işində daha bir yenilik, təcrübələrində istifadə etdikləri yeni detektor büdcələşdirmə texnikasıdır.

“Bu, müxtəlif komponent xəta dərəcələrinin ümumi məntiqi performansa təsirini hesablamaq üçün yeni və yüngül üsuldur və hansı səhvlərin təkmilləşdirilməsinə diqqət yetirməyin vacib olduğunu göstərməyə kömək edir” deyə Morvan izah edib.

“Əvvəllər, bir QEC təcrübəsinin səhv büdcəsi kifayət qədər mürəkkəb bir iş idi, buna görə də səhv büdcəsinə çatmağın bu sadə analitik yolunu təmin etmək bu cür məlumatları daha çox eksperimental QEC işinin əlçatanlığına qoymalıdır.”

McEwen, Morvan, Eickbusch və onların həmkarları indi daha mürəkkəb sxemləri nümayiş etdirməyə yönəlmiş əlavə təcrübələr planlaşdırırlar. Bunlardan biri LUCI çərçivəsi adlanan yeni dinamik dövrədir , nasazlığa dözümlü sxemlərin qurulması üçün bu yaxınlarda təqdim olunmuş sxemdir.

“Bunlar səth kodunu ölü komponentlər ətrafında uyğunlaşdırmaq üçün nəzərdə tutulmuş yeni sxemlərdir, məsələn cihazda əməkdaşlıq etməyən qubitlər və ya bağlayıcılar” dedi Morvan. “Bu sxemlər qeyri-kamil məhsuldarlığı olan cihazlarda əvvəlki texnologiyaya nisbətən daha yaxşı performans vəd edir, lakin indiyə qədər nümayiş etdirdiyimiz dövrədən daha çox zaman dinamik və məkan baxımından mürəkkəbdir.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Alec Eickbusch et al, Demonstration of dynamic səth kodları, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-03070-w .

Jurnal məlumatı: Təbiət Fizikası 

© 2025 Science X Network