Kiemelt kép: Flickr
Elsőként az informatika történetében, a Google 2019 szeptemberében jelentette be a kvantumfölényt, azaz bebizonyította, hogy kvantumszámítógépe jobb a hagyományos számítógépeknél: olyan műveletet oldott meg, amelyet azok nem tudnak, és még egy klasszikus szuperkomputernek is kb. tízezer évbe tellett volna abszolválnia azt, amivel a Google szerkezete bő három perc alatt boldogult.
A Nature-ben február 22-én publikált anyagban, az infokom óriás közölte, hogy a második mérföldkőt is elérték a gyakorlatban, tehát nemcsak steril laboratóriumi körülmények kötött is működőképes kvantumszámítógép felé vezető rögös úton. A kaliforniai Santa Barbara egyik laborjában mutatták be, hogy a kvantumkód megnövelésével csökkenteni képesek a hibarátát.
Hat mérföldkőből kettőt teljesített a Google
A hibajavítás nélkülözhetetlen ahhoz, hogy kvantumszámítógépek megoldjanak hagyományos komputerrel megoldhatatlan problémákat. A hibaráta ezúttal ugyan csak kismértékben csökkent, és további csökkentésre van szükség, viszont önmagában is óriási teljesítmény mert nagy kódméret mellett nehéz jobb teljesítményt elérni, és most mégis sikerült.
Kapcsolódások (Kép: Flickr)
A Google második kvantumszámítási mérföldköve a nagyvállalat átgondolt fejlődési tervének fontos állomása, de a feladat nagyságát szemlélteti, hogy a két áttöréssel is csak kettőt valósítottak meg a hat kulcsfontosságú mérföldkőből. A hatodik az egymillió fizikai kvantumbitből (qubitből) áll, ezer logikai qubitet kódoló gép lesz. Ha ezt a szintet elérik, a kvantumszámítógép kereskedelmi forgalomba kerülhet.
De, túl az evidencián, miért is annyira fontos a hibák korrigálása?
Az összes számítógép ki van téve hibáknak. A hagyományos komputer chipje az információt zérókban és egyekben megjelenítő bitekben tárolja, és az infót redundáns hibajavító bitekbe másolja. Ha hiba történik, a chip automatikusan észleli, majd korrigálja azt.
Kvantuminformáció esetében ez az út nem járható. Azért nem, mert a kvantumbitek nem olvashatók teljes kvantumállapotuk helyrehozhatatlan elvesztése nélkül, így pedig az infó sem másolható redundáns qubitekbe.
Fizikai és logikai kvantumbitek
Alaposan kidolgozott hibajavító rendszerekkel viszont orvosolható a probléma. A megoldás a kvantumbit információjának egyetlen qubit helyett fizikai qubitek gyűjteményébe történő kódolása (ez a logikai qubit). A gép valamelyik fizikai qubittel ellenőrzi a logikai qubit állapotát, és kijavít bármilyen hibát. Minél több a fizikai qubit, annál eredményesebb munkát végez.
Összefonódott Szaturnusz qubitek (Kép: Flickr)
Persze a fizikai qubitek számának növelése sem kockázatmentes, mert kettő szimultán hibázhat. A Google kutatói a problémát a hibakorrekció folyamat két eltérő változatával igyekeztek megoldani. Az elsőnél 17 qubitet használtak, és egy hibát kezelt egyszerre. A 49 qubites másik két szimultán hibát javított ki, és valamivel jobban teljesített az elsőnél.
A Google nincs egyedül, mert más laborokban is gőzerővel dolgoznak a hibák eredményes korrigálásán, a nagyvállalat legújabb eredménye viszont jelzi, hogy szinte mindennel rendelkeznek hozzá. A hibakorrekció mellett azonban az elegendő tárolási idő is fontos, máskülönben a kvantumszámítógép nem tudja elvégezni a számításokat. Ezen a területen a Google-nak még bőven van hova fejlődnie. Szerencsére a hibajavítás felturbózása is ebbe az irányba mutat.
