La correzione dell’errore quantistico va ben oltre il pareggio

L’implementazione di algoritmi complessi sull’hardware del calcolo quantistico richiederà l’uso di qubit logici, in cui cluster di qubit hardware sono collegati insieme in modi che consentono di rilevare e correggere gli errori. In generale, maggiore è il numero di qubit hardware assegnati a ciascun qubit logico, maggiori sono le possibilità di rilevare errori. Ma, dato che i qubit hardware sono soggetti a errori, aggiungerne di più aumenta anche la probabilità che si verifichino errori. Se il tasso di errore hardware è troppo alto, l’aumento del qubit logico peggiorerà le cose.

Fortunatamente, diverse aziende hanno dimostrato hardware in cui il tasso di errore non è troppo elevato. Diverse dimostrazioni mostrano qubit logici al di sopra del punto di pareggio, dove l’aggiunta di più qubit migliora le prestazioni. Il problema è che lo sviluppo non è sorprendente. Per ridurre i tassi di errore a standard dovremo utilizzare algoritmi complessi, dovremo aggiungere un numero impossibile di qubit a ciascun qubit logico.

Lunedì Quantinuum ha annunciato che la sua attuale generazione di hardware è in grado di superare il punto di rottura. Ogni incremento nella dimensione dei qubit logici ha migliorato alcune misure delle loro prestazioni di un fattore superiore a 10.

Codici di debug e dimensionamento

Per comprendere i risultati, dobbiamo discostarci un po’ dai concetti di correzione degli errori. Un qubit logico è costituito da un insieme di qubit che contengono dati e da un altro insieme utilizzato per le misurazioni, tutti legati tra loro. Esistono vari “codici” di correzione degli errori, ciascuno con una diversa geometria delle interazioni correlate tra i suoi componenti principali. Durante il funzionamento, le misurazioni dei qubit rilevanti producono i cosiddetti “dati sindrome”, che possono essere interpretati per fornire un’indicazione se si è verificato un errore all’interno di un qubit logico, nonché dove e la sua natura.

A seconda della loro geometria, i codici di errore hanno una serie di proprietà importanti: quanti qubit hardware sono necessari per funzionare, quanti qubit logici contengono e qualcosa chiamato distanza, che è una misura approssimativa di quanti errori possono verificarsi simultaneamente prima che un qubit logico fallisca.



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