EnglishQuantumfoutcorrectie
Quantumfoutcorrectie is de techniek waarmee een quantumcomputer zijn eigen fouten opspoort en herstelt terwijl hij rekent. Veel qubits werken samen als één betrouwbare qubit.
Quantumfoutcorrectie is het opsporen en herstellen van fouten in een quantumcomputer, terwijl die aan het rekenen is. Het is nodig omdat qubits, de rekeneenheden van een quantumcomputer, heel gevoelig zijn. Een beetje warmte, een trilling of een onnauwkeurige laserpuls verstoort ze al.
Hoe werkt het?
Bij een gewone computer kun je een gegeven drie keer opslaan en bij twijfel de meerderheid laten beslissen. Bij qubits kan dat niet: je kunt quantuminformatie niet kopiëren, en wie een qubit bekijkt, verstoort hem.
Daarom wordt de informatie over een groep qubits verspreid. Samen vormen ze één betrouwbare qubit, een logische qubit. Hulpqubits controleren steeds of hun buren nog met elkaar kloppen, zonder de informatie zelf te bekijken. Een rekenprogramma, de decoder, leidt uit die controles af waar een fout zit en hoe die te herstellen is. Zo'n ronde van controleren en herstellen heet een controleronde. Het moet razendsnel gebeuren, want de computer moet al tijdens het rekenen weten welke fout hij herstelt.
Waarom het ertoe doet
Foutcorrectie is de drempel tussen quantumcomputers als proefopstelling en quantumcomputers als bruikbaar gereedschap. Voor nuttige berekeningen zijn miljoenen tot miljarden stappen nodig. De quantumcomputer Helios van Quantinuum zette een nieuw record: per controleronde ging gemiddeld nog maar vijf keer op een miljoen iets mis, tien keer beter dan het vorige record. De fouten namen ook af als de groep qubits groter werd. De volgende stap is dit ook voor complexere berekeningen te laten zien (link).
Een ander onderdeel is bijsturen tijdens het rekenen. Onderzoekers van Rutgers, IBM en andere instellingen lieten een quantumcomputer van 100 qubits zichzelf tijdens het rekenen duizenden keren controleren en resetten. Een werkende foutbestendige quantumcomputer is het nog niet, wel een belangrijke bouwsteen ervoor (link). AI kan hierbij helpen: bij Quantinuum lazen neurale netwerken de controlemetingen uit binnen een milliseconde per ronde.
Artikelen over Quantumfoutcorrectie
-
PSI: AI vond bewijs voor vermoeden uit 2008 over de grenzen van quantumcomputers
Het Amerikaanse bedrijf Physical Superintelligence zegt dat zijn AI-systeem een bewijs vond voor het Aaronson-Ambainis-vermoeden, een open vraag uit 2008 over wanneer quantumcomputers veel sneller zijn. Het programma Lean keurde het bewijs goed; vakgenoten lezen het nu na.
-
Google demonstreert magic state cultivation op Willow: 40 keer minder fouten
Google Quantum AI testte op zijn Willow-chip een nieuwe manier om magic states te maken: speciale toestanden die een kwantumcomputer nodig heeft voor de lastigste bewerkingen. De fouten daarin werden zo'n 40 keer kleiner. Het resultaat staat in Science.
-
Duits bedrijf maakt molecuul dat quantuminformatie bewaart en met licht kan doorgeven
Het Duitse bedrijf NVision en onderzoekers uit Ulm en Jeruzalem beschrijven in Nature een molecuul van koolstof en waterstof dat quantuminformatie bewaart en met licht kan doorgeven. Zo'n bouwsteen kan later quantumcomputers aan elkaar koppelen.
-
IBM koppelt twee kwantumchips met kabels van 80 centimeter
Onderzoekers van IBM verbonden twee kwantumchips van elk 120 qubits met vier supergeleidende koppelingen van 80 centimeter. De kwantuminformatie kwam gemiddeld met 99 procent getrouwheid over. Het is een stap naar kwantumcomputers die uit losse modules worden opgebouwd.
-
Japanse onderzoekers sturen vijf quantumbits in silicium tegelijk aan, met bijna geen fouten
Onderzoekers van RIKEN in Japan stuurden vijf quantumbits op een siliciumchip tegelijk aan, via één gedeelde stuurlijn. Ze vonden de grootste foutenbron en hielden de nauwkeurigheid zo rond 99,9 procent. Dat helpt om grotere quantumcomputers te bouwen.
-
Quantumcomputer houdt chaos onder controle op 100 qubits: stap richting foutbestendig rekenen
Onderzoekers van Rutgers, IBM en andere instellingen lieten een quantumcomputer zichzelf tijdens het rekenen duizenden keren controleren en bijsturen. Een werkende foutbestendige quantumcomputer is het nog niet, wel een belangrijke bouwsteen ervoor.
-
Quantumcomputer vangt zijn eigen fouten zo goed op dat er maar 5 op een miljoen overblijven
De quantumcomputer Helios van Quantinuum zette een nieuw record in foutcorrectie: per controleronde ging gemiddeld vijf keer op een miljoen iets mis. Dat is tien keer beter dan het vorige record. De volgende stap is dit ook voor complexere berekeningen laten zien.
-
Nvidia bootst op Europese supercomputer een quantumschakeling van 104 qubits na, met echte fouten erin
Nvidia en het Duitse onderzoekscentrum Jülich simuleerden op supercomputer JUPITER hoe een quantumcomputer van 104 qubits een belangrijke bouwsteen maakt, inclusief de fouten die echte hardware maakt. Zo kunnen ontwerpen worden getest voordat ze gebouwd zijn.
-
Stanford bouwt rooster van ruim 600 lichtvangers om quantumcomputers met atomen te koppelen
Natuurkundigen van Stanford bouwden een rooster van ruim 600 piepkleine lichtvangers, die elk het licht van één atoom kunnen opvangen. Dat helpt om quantumcomputers met atomen sneller uit te lezen en later aan elkaar te koppelen.
-
Oxford houdt quantumverbinding tussen atomen op twee plekken ruim tien seconden in stand
Natuurkundigen van de Universiteit van Oxford verbonden atomen van strontium en calcium op twee plekken tot één quantumtoestand. Door de verbinding door te geven aan calcium bleef die meer dan tien seconden bestaan, in plaats van milliseconden. Een stap naar netwerken van quantumcomputers.
-
Elektronenparen blijven bestaan als de supergeleiding al weg is
Natuurkundigen zagen in een metaal dat elektronen paren blijven vormen, ook als het net te warm is voor supergeleiding. Dat helpt begrijpen hoe stroom zonder verlies ontstaat. De volgende stap is kijken of het ook binnenin het materiaal gebeurt.
