Nasira ang Quantum Computing Qubit Entanglement Record sa 51

Ang bagong pananaliksik sa quantum computing ay naghatid ng talaan ng quantum entanglement na nagpapatunay na maayos na ang ating lakad patungo sa post-NISQ (Noisy-Intermediate Scale Quantum) computing. Ang bagong pananaliksik, na pinamunuan ni Xiao-bo Zhu sa Unibersidad ng Agham at Teknolohiya ng Tsina, ay nagresulta sa isang record na 51 qubits (ang quantum computing na katumbas ng mga transistors) na nasangkot, isang kinakailangang kakayahan upang i-unlock ang probabilistic quantum computing na nangangako na magbigay isang quantitative jump sa mga kakayahan sa pagproseso ng sangkatauhan.

Ang Zuchongzhi, ang quantum computer na ginamit upang makamit ang mga resulta ng mga eksperimento, ay nag-pack ng 66 superconducting qubits – ang parehong teknolohiya ng qubit na sinusuportahan ng IBM at ng ilang iba pang nangungunang kumpanya sa quantum computing space. Ito ang parehong teknolohiya kung saan nakamit kamakailan ng IBM ang quantum utility sa pamamagitan ng kanyang 127-qubit Eagle QPU (Quantum Processing Unit), na nagpapakita mula sa iba’t ibang manlalaro na mayroong partikular na buhay na nangyayari sa superconducting qubit space.

Pagkatapos palamigin ang superconducting qubits sa kinakailangang absolute zero ng outer space (−273.15 degrees Celsius, −459.67 degrees Fahrenheit), kinokontrol at pino-pino ng mga mananaliksik ang mga estado ng qubits sa pamamagitan ng paggamit ng mga microwave, na nakipag-ugnayan sa magnetic field ng qubits upang manipulahin ang mga ito sa estado ng gusot. Ito ay kinakailangan upang ang mga qubit ay isinaayos sa mga partikular na sequence (o logic gate), ang quantum-equivalent na mga istruktura na binuo mula sa mga transistor upang bumuo ng isang CPU core sa karaniwang computing, halimbawa. Pinahintulutan nito ang mga siyentipiko na magpatakbo ng mga operasyon na nagpabago sa mga estado ng mga qubit ng maraming pares sa isang pagkakataon, sa halip na isang field ng koneksyon na isa-sa-isang lamang. Ang mga diskarteng ito ay nagbigay-daan sa mga siyentipiko na matagumpay na makasali sa 51 qubits (nakaayos sa isang linya) at isang mas mababang-ngunit-pa rin-isang-record na 30 qubits na nakaayos sa isang two-dimensional na eroplano.

Si Charles Hill, isang mananaliksik sa Unibersidad ng New South Wales sa Australia, ay marahil isa sa mga mas mahusay na kwalipikadong siyentipiko na magkomento sa mga resulta. Si Hill ay kasangkot sa katulad na pananaliksik, at naglalayong patunayan ang isang katulad na “networked” na gusot sa pagitan ng kasing dami ng 65 qubits.

Ang pagkagambala ay marahil pinakamahusay na nauunawaan bilang ang ibig sabihin na ang mga qubit ay nababalot sa paraang imposibleng ilarawan ang isang solong qubit nang hindi mailarawan ang lahat ng iba at kung paano sila nauugnay sa isa’t isa: ito ay mahalagang isang natatanging sistema, isang buhol na walang anumang nakabitin mga thread.

Sa mga pahayag na ibinigay sa New Scientist, inilarawan ni Hill ang pagkagambala bilang “… isa sa mga pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga kumbensyonal na computer at quantum computer, at ito ay isang pangunahing sangkap sa mga algorithm ng quantum. Ang pagpapakita ng malaking bilang ng mga gusot na qubit ay isang mahalagang benchmark para sa isang quantum computer.

Sa panahon ng kanyang pagsasaliksik, hindi nagtagumpay ang koponan ni Hill sa pagpapatunay na pinalawak ang pagkakasalubong sa pagitan ng mga qubit bilang isang grupo at hindi lamang sa pagitan ng mga magkaugnay na pares, ang parehong kahirapan sa pag-verify na naranasan ni Zhu (at nalampasan) sa Zuchongzhi QPU.

Medyo madalas na bumuo kami ng mga bagong tool o mga bagong paraan upang tumingin sa mga bagay – o mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga bagay. Sa kasong ito, maaaring ang isyu na naranasan ni Hill sa kanyang 65-qubit na eksperimento sa pagkakasalungat ay walang kinalaman sa mismong pagkagambala; lamang na marahil ang mga magagamit na diskarte upang i-verify ang kanyang mga resulta ay hindi nakapagbigay ng isang nakakumbinsi na tugon. Kinailangan ng team ni Zhu na bumuo ng bagong detection protocol para ma-verify ang pagkakasalubong ng grupo, isang bagay na siguradong susuriin nang buo ng quantum computing community. Ito ay hindi araw-araw na ang pangako ng pagsali sa daan-daang qubits, pagkatapos ng lahat.

Ang nakakagambalang mga grupo ng mga qubit ay isa sa maraming mga mid-step na pagkakataon sa pananaliksik na hinahabol ng mga quantum scientist, mula sa pagtatangkang pataasin ang computational fidelity sa pamamagitan ng error mitigation at, marahil, quantum error correction, sa pamamagitan ng paghahanap ng matatalinong paraan upang mahulaan kung paano sisirain ng ingay ang iyong mga qubit, at mahalagang nagpapawalang-bisa sa mga epekto nito.

Inaasahan na hindi tayo papayagan ng 51 entangled qubit na malagpasan ang quantum advantage barrier – hindi bababa sa hanggang sa magkaroon ng kaunting oras ang pag-scale para gawin ang bagay nito. Ngunit sa kamakailang ipinakita sa amin ng IBM na ang utility ay maaari nang makuha mula sa aming kasalukuyang panahon na mga quantum computer, hindi sa labas ng larangan ng probabilidad na 51 entangled qubits ang magbubukas ng isang naibigay na sagot na maaaring hindi pa namin alam ang tanong.