O computador quântico Quantinuum usando bits quânticos lógicos da Microsoft executa 14.000 experimentos sem erros

Representação de alto nível do programa lógico da preparação do estado de recurso Bell usando o código Steane. Crédito:arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2404.02280

Uma equipe de engenheiros de computação da fabricante de computadores quânticos Quantinuum, trabalhando com cientistas da computação da Microsoft, encontrou uma maneira de reduzir significativamente os erros ao executar experimentos em um computador quântico. O grupo combinado publicou um artigo descrevendo seu trabalho e resultados no arXiv servidor de pré-impressão.

Os cientistas da computação têm trabalhado há vários anos para construir um computador quântico verdadeiramente útil que possa alcançar a supremacia quântica. A pesquisa já percorreu um longo caminho, a maior parte envolvendo a adição de mais qubits.

Mas essa pesquisa tem sido prejudicada por um problema principal:os computadores quânticos cometem muitos erros. Para superar esse problema, os pesquisadores têm procurado maneiras de reduzir o número de erros ou de corrigir aqueles que são cometidos antes da produção dos resultados.

Uma das empresas que trabalha na redução de erros é a Microsoft, e seu foco principal tem sido projetar e usar bits quânticos lógicos por meio do que descrevem como “extração de síndrome ativa” – onde alguns qubits lógicos são criados usando vários qubits físicos. O sistema como um todo é descrito pela equipe como um sistema de virtualização qubit.

Nesse novo esforço, a Microsoft se uniu à Quantinuum, empresa do ramo de hardware de computadores quânticos. A Quantinuum forneceu o computador H2 (baseado em qubits de armadilha de íons) e a Microsoft adicionou o software qubit lógico. Juntos, eles usaram 30 qubits físicos para criar quatro qubits lógicos.

Crédito:Microsoft

O software diagnostica erros e os corrige enquanto os cálculos estão em andamento, sem destruir os qubits lógicos por meio de sua técnica de extração de síndrome ativa. A técnica envolve aprender detalhes sobre os qubits em relação ao ruído, em vez de medi-los.

Juntas, a equipa de investigação testou a sua abordagem realizando 14.000 experiências no H2. Eles descobriram que todos eles foram concluídos sem produzir um único erro detectável. Testes adicionais mostraram que o sistema tinha uma taxa de erro de 1 em 100.000, o que é aproximadamente 800 vezes melhor do que a obtenção do mesmo computador quântico sem os qubits lógicos da Microsoft.

Após a conclusão dos testes, a Microsoft argumentou que a equipe havia criado um computador quântico de nível 2, que tem uma taxa de erro razoavelmente baixa e pode ser ampliado.

Mais informações: M. P. da Silva et al, Demonstração de qubits lógicos e correção repetida de erros com taxas de erro melhores que as físicas, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2404.02280
blogs.microsoft.com/blog/2024/… han-physical-qubits/

cloudblogs.microsoft.com/quant… e-quantum-computing/

www.quantinuum.com/news/quanti… n-de-qubits confiáveis

Informações do diário: arXiv

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