Google научила чип Willow «выращивать» магические состояния: ошибки упали в 40 раз

Команда Google Quantum AI показала, что теоретический приём «культивации магических состояний» работает на реальном железе. На сверхпроводящем процессоре Willow протокол дал примерно 40-кратное снижение ошибок по сравнению с состояниями без культивации, а полученные T-состояния, разновидность магических состояний, без которых невозможны универсальные вычисления, достигли рекордной логической точности 99.99%. Об этом говорится в блоге Google Research от 15 октября, статья опубликована в журнале Science.

Магические состояния - главный ресурсный тупик на пути к отказоустойчивым квантовым машинам. По некоторым оценкам, до 95% всей мощности квантового компьютера может уходить на их подготовку, а использованное состояние восстановить нельзя. Проблема известна с 2004 года. В 2024 году исследователи Google Крейг Гидни, Ноа Шатти и Коди Джонс предложили удешевить процесс: шумное состояние вводят в небольшой участок чипа, а затем серией скоординированных измерений отбраковывают неудачные попытки. Получается фильтр, который «выращивает» чистое состояние с малым числом ошибок. Эксперимент на Willow впервые доказал, что схема работает на железе.

Команда также показала, что очищенные состояния переживают перенос между разными схемами коррекции ошибок: из цветового кода с дистанцией 3 в поверхностный код с дистанцией 5. Это значит, что метод стыкуется с архитектурой, рассчитанной на масштабирование. Ограничения Google называет сама: культивацию ещё предстоит проверить в большем масштабе, а технических трудностей, по признанию команды, хватает. Независимые разборы добавляют деталей из статьи: в эксперименте задействовали не более 54 из 105 кубитов Willow, а все проверки прошли лишь около 8% попыток подготовки.