Microsoft e Quantinuum hanno annunciato congiuntamente un'avanzamento rivoluzionario nel campo del calcolo quantistico, in particolare nell'ambito della correzione degli errori quantistici. La loro collaborazione consiste nell'utilizzo dell'hardware a trappola di ioni di Quantinuum insieme al sistema di virtualizzazione dei qubit di Microsoft, consentendo l'esecuzione di oltre 14.000 esperimenti senza registrare un singolo errore. Questo risultato è significativo perché affronta una delle sfide cruciali del calcolo quantistico: la correzione degli errori senza la distruzione dei qubit logici.
Il successo segna una deviazione dall'era dei Quantum Noisy Intermediate Scale (NISQ), caratterizzata dalla vulnerabilità dei sistemi quantistici ai cambiamenti ambientali che causano incoerenza, e dal numero limitato di qubit nei computer quantistici attuali. L'era NISQ è stata una fase in cui i computer quantistici, nonostante avessero un numero considerevole di qubit, faticavano a eseguire algoritmi di base prima di diventare troppo rumorosi per fornire risultati utili o accurati.
Sfruttando molteplici tecniche e pre-selezionando sistemi in buone condizioni, il team ha raggiunto un livello senza precedenti di mitigazione degli errori. Questo sviluppo rappresenta un passo avanti nel rendere il calcolo quantistico più affidabile e pratico per risolvere problemi complessi, anche con un computer dotato di 100 qubit logici, offrendo potenzialmente vantaggi commerciali con 1.000 qubit.
La collaborazione si è concentrata sull'uso del processore a ioni intrappolati H2 di Quantinuum per combinare 30 qubit fisici in quattro qubit logici altamente affidabili. Questo metodo di codifica di più qubit fisici in un singolo qubit logico aumenta la resistenza del sistema agli errori attraverso l'intreccio dei qubit fisici, facilitando così il rilevamento e la correzione degli errori senza compromettere l'integrità dei qubit logici.
Il blog post ufficiale sottolinea che il semplice aumento del numero di qubit fisici senza migliorare i loro tassi di errore non è sufficiente per superare le limitazioni dell'era NISQ. Invece, la combinazione di qubit fisici di alta qualità con meccanismi sofisticati di correzione degli errori è cruciale per avanzare verso il calcolo quantistico tollerante ai guasti, capace di eseguire calcoli più lunghi e complessi.
Questo risultato non solo dimostra un significativo divario tra i tassi di errore dei qubit fisici e logici, ma segna anche una pietra miliare chiave nella correzione degli errori quantistici, consentendo "l'estrazione attiva della sindrome". Questo processo comporta la diagnosi e la correzione degli errori senza distruggere i qubit logici, un aspetto fondamentale per raggiungere un calcolo quantistico affidabile.
La dimostrazione di successo di queste capacità segna l'inizio di una nuova era nel calcolo quantistico, sottolineando la resilienza e la stabilità. La comunità quantistica è ora incaricata di replicare questi risultati e incorporare sistemi di correzione degli errori simili, aprendo la strada a ulteriori avanzamenti nella tecnologia quantistica e nelle sue applicazioni.
