インサイダーブリーフ
- IBMによると、総コードと呼ばれる新しい量子エラー補正方法により、2年以内に実用的な量子優位性が可能になる可能性があります。
- このコードは、論理的なキュービットごとに必要な物理キッツの数を10倍削減し、モジュラー設計を製造とスケーリングしやすくすることができます。
- グロスコードは、量子情報をまばらに広めるための低密度パリティチェック（LDPC）コードの一種であり、よりシンプルなハードウェアレイアウトで効率的なエラー検出を可能にします。
IBMは、量子コンピューティングのエラー負担を減らすための新しい方法が、2年以内に有用な量子機械を動作させる可能性があると報告しています。
総コードと呼ばれる手法は、安定した出力を生成するために必要な物理的なキュービットの数を縮小し、エンジニアリングの負担を大幅に緩和します。 R＆Dの世界。
「グロスコードは、2つの本当に大きなものを購入しました」と、IBM Quantumの最高技術責任者であるOliver Dialは、R＆D Worldとのインタビューで述べています。 「1つは、典型的な表面コードの推定値と比較して、論理的なキットごとに必要な物理的キュービットの数を10倍減らすことです。」
物理的なキュービットが少ないと、コネクタから極低温システムまで、管理する信頼性の低い部品が少ないことを意味します。
「エンジニアリングの観点から、それは巨大です」とダイヤルは付け加えました。
2番目の利点は、ダイヤルによると、製造とスケーリングがはるかに簡単な合理化されたデザインです。 IBMのアプローチパッケージは、現在の製造方法を使用して構築、テスト、統合できる、約300個の物理的キットモジュール（「繰り返しユニットセル」と呼ばれるダイヤル）内の12の論理Qubitsをパッケージ化します。
「このシステムを構築するエンジニアリングは非常に簡単になりました」と彼は雑誌に語りました。
グロスコードは、最初から量子コンピューティングを定義した問題に対するIBMの答えです：量子ビットまたはキュービットは騒々しく、エラーが発生しやすいです。これは、信頼できる論理的なキュービットを必要とする大規模な計算の問題です。多くの物理的なキュービットを組み合わせて障害を修正することによって行われた安定した情報の単位です。ほとんどのエラー修正スキームは、単一の論理的なものを保護するために何千もの物理的なキュービットを必要とします。 IBMは、新しいコードがその数をわずか25に削減できると言います。
十数十のようにグロス
「グロスコード」という名前は、システムの構造に反映されている数字144（ダースのダース）に由来しています。ダイヤルによると、アーキテクチャにより、IBMは12の物理的なキュービットを約300個の物理的なもののブロックにエンコードし、スケーリングできるコンパクトで再現可能な構造を作成できます。
それは、量子コンピューティングが実際の問題の解決を開始するときの期待を再構築する可能性があります。業界のアナリストは、「量子優位性」をますます予測しています。このポイントは、確かに、量子コンピューターが有用なタスクで古典システムを打ち負かすということは明らかにarbitrary意的ですが、今後数年間に到着します。
エラー修正とエラー軽減
IBMの楽観主義は、長期的なエラー修正だけでなく、エラー緩和などの短期戦術に基づいています。これは、今日の不完全なマシンから意味のある結果を抽出する戦略です。
これらの手法は、エラーを犯したコンピューターから正確な回答を回復する方法を提供します、とダイヤルはR＆D Worldに語りました。彼はこれを、今日の騒々しい中級規模の量子（NISQ）マシンと明日の完全な耐性量子コンピューターの間の橋と見なしています。
競合他社は、現実世界のユースケースを証明するためにレースをしています。 Googleは量子エラー補正の最近の結果を公開していますが、QuantinuumとJPMorgan Chaseは乱数生成などの安全なアプリケーションを調査しています、とR＆D Worldは指摘しています。 IBMの賭けは、より良いコード、特にグロスコードを介して改良された低密度パリティチェック（LDPC）アプローチが実際の展開を加速することです。
LDPCコードはどのように機能しますか？
グロスコードは、量子LDPCコードのクラスに属します。これらのコードは、エラーを検出し、各Qubit間の接続が少なくなり、物理的なレイアウトが容易になるように、Qubits全体に情報を広めます。
より具体的には、LDPCコードとグロスコードは次のように機能します。研究者は、パリティチェック、または論理的制約を作成します。これらのチェックはセンサーのように機能し、qubitが本来あるべき方法でひっくり返ったり変更されたりしたときにフラグを立てます。各qubitは数回のチェックの一部であり、各チェックには少数のqubitsのみが含まれているため、システムはスパースと管理可能なままです。
キュビットの緊密な2Dグリッドと高度な接続（ハードウェアの課題）を必要とするサーフェスコードとは異なり、総コードのようなLDPCコードは情報をより薄く広めますが、強力なエラー検出パワーを保持します。
最初に詳述されたデザイン 自然 2024年、「表面コード」とは対照的に、密な接続性と多数の物理的なキクが機能する必要があります。
IBMは、そのモジュラーグロスコードユニットがスケールと配線の複雑さをはるかに管理しやすいものに減らすと言います。断層耐性量子コンピューターの以前のビジョンは、巨大な倉庫サイズのマシンを想像していました。グロスコードは、より小さく、より実用的なフットプリントを提供します。
その違いは、IBMの野心的なタイムラインの鍵である可能性がある、とダイヤルは示唆しています。同社の公共のロードマップは、10年の終わりまでに重要なパフォーマンスマイルストーンを要求します。2025年までに、実行と並列コンピューティングが高速です。 2027年までに、10,000ゲートを走るサーキット。また、2029年までに、1億個のゲートを処理できる200個の論理的なキュービットを備えた完全にエラー補正されたシステム。 IBMは、グロスコードがこれらのターゲットを手の届く範囲に保つのに役立つと考えています。
ロードマップ、死の協定ではありません
それでも、ダイヤルによると、ロードマップは柔軟です。
「これはロードマップであり、死の協定ではありません」とダイヤルは言いました。 「状況が変化した場合、私たちはまだこれらの目標を達成しますが、私たちはそれを別の方法で行うかもしれません。」
グロスコードの利点の1つは、製造業のシンプルさです。以前のアプローチは、論理的なキュービットごとに数千の物理的なキュビットを構築することを暗示することがありました。これらのアレイは、「サッカー場のサイズ」にまたがって配線の複雑さと材料の収量があり、想像できるように管理が困難です。 12の論理的なキュービットを比較的コンパクトな構造に適合させる新しいユニットセル設計は、プロトタイプとテストがはるかに簡単です。
その計画を実行するには、コミットメントが必要です。ダイヤルは、IBMの量子チームの安定性を強調し、R＆D Worldに次のように語っています。「私はこのチームに12年間携わっています。12年前のほとんどすべての元のチームは、これが私たちの人生の仕事であるため、これらのマシンをドアから出すためです。」
会社には多数の製品とサービスがあるかもしれませんが、Dialは、最初の有用な量子コンピューターを構築するという目標により、会社を簡単にラリーすることができると述べました。
それでも、量子優位性の約束は保証ではありません。これらのマシンを実用的にすることは、エラー管理、ソフトウェア、ハードウェア開発の継続的な進捗状況に依存します。しかし、IBMの推定値が当てはまる場合、このフィールドは、重大なしきい値を超えてからわずか2年離れている可能性があります。
「今、私たちはそれをロードマップに載せたので、それが実際の作業が始まるときです」とダイヤルは言いました。 「私たちはまだそれを実現する必要があります。」
