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.