شرکت D-Wave با اجرای موفقیت‌آمیز تکنیک‌های کاهش خطای کوانتومی (QEM) در نمونه اولیه محاسبات کوانتومی آنیلینگ به نام Advantage2، پیشرفت قابل‌توجهی در محاسبات کوانتومی ایجاد کرده است. این تحقیق به رهبری محمد امین، کاهش خطاها در شبیه‌سازی‌های کوانتومی را نشان می‌دهد و انسجام سیستم کوانتومی را با مرتبه‌ای طولانی‌تر از سیستم‌های کاهش‌یافته افزایش می‌دهد.
محاسبات کوانتومی سنتی می‌تواند تحت تأثیر نویز محیطی و نقص سخت‌افزار قرار گیرد و باعث ایجاد خطا شود. در حالی که تصحیح خطای کوانتومی راه حل نهایی برای از بین بردن خطاها است، در حال حاضر با سربار یا overhead قابل توجهی همراه است و با وضعیت فعلی فناوری، غیرعملی است. از طرف دیگر QEM یک راه حل کوتاه مدت برای تخمین مقادیر انتظاری بدون خطا در حضور نویز کم (small noise) ارائه می دهد.
تحقیقات D-Wave بر برون‌یابی با نویز صفر (ZNE)، یک تکنیک QEM عملی که برای آنیل کوانتومی طراحی شده است، متمرکز است. آنها همچنین ZNE را از طریق برون یابی دمای صفر و مقیاس بندی مجدد انرژی-زمان پیاده سازی کردند. نتایج نشان داد کاهش موفقیت آمیز نویز حرارتی با استفاده از هر دو تکنیک، و مقیاس مجدد انرژی-زمان، به طور موثری خطاهای کنترل را در رژیم منسجم کاهش داد.
این یافته ها پیامدهای مهمی برای عملکرد سیستم های منسجم تر و مشخصات طراحی پردازنده های کوانتومی آینده دارند. با کاهش خطاها، تکنیک‌های QEM شرکت D-Wave محاسبات را در رژیم‌های غیرقابل دسترس قبلی، مانند شبیه‌سازی کوانتومی مواد مغناطیسی عجیب، ممکن می‌سازد. این دستاورد آنها را به نشان دادن برتری کوانتومی در پردازنده‌های D-Wave نزدیک‌تر می‌کند.
با کاهش خطاها و افزایش انسجام، انتظار می‌رود سیستم Advantage2 شرکت D-Wave و پردازنده‌های آینده عملکرد بهتری ارائه دهند. این پیشرفت به دنبال پیشرفت اخیر D-Wave در توسعه کیوبیت‌های فلوکسونیوم با همدوسی بالا است که موقعیت آنها را به عنوان یک رهبر در محاسبات کوانتومی مستحکم می‌کند. تکنیک‌های کاهش خطای کوانتومی مانند ZNE ما را یک قدم به استفاده از تمام قدرت محاسبات کوانتومی و باز کردن پتانسیل آن در زمینه‌های مختلف تحقیق و صنعت نزدیک‌تر می‌کند.
منبع
Mohammad H. Amin et al, Quantum error mitigation in quantum annealing, arXiv (2023).
DOI: 10.48550/arxiv.2311.01306
