Quantum memory kan nikẹhin dára síi bí ó ṣe ń tóbi — milestone gidi náà, àti machine tí kò tíì jẹ́

Àkókò tí curve náà bẹ̀rẹ̀ sí í tẹ̀ sí ọ̀nà tó tọ́

Fún ọdún ọgbọ̀n, quantum àṣìṣe correction ti dúró lórí ìlérí kan tí a kò tíì fi hàn ní ọ̀nà tó mọ́. Theory sọ pé tí o bá tan unit kan ti quantum information — logical qubit kan — káàkiri ọ̀pọ̀ noisy physical qubits, tí physical qubits náà sì dára tó, fífi sí i qubits kún un yẹ kí ó mú logical qubit náà dára síi, pẹ̀lú àṣìṣe tí ń ṣubú exponentially bí code ṣe ń tóbi. Catch náà wà nínú “if”: ní isalẹ critical ariwo threshold, sí i qubits ń ràn lọ́wọ́; ní lókè rẹ̀, sí i qubits kan ń fi ariwo kún un. Gbogbo ìdánwò ṣáájú wà ní apa tó burú ti line náà, tàbí wọn kò fi trend náà hàn ní kedere. Nígbà code bá ń tóbi, nǹkan máa ń buru, kì í ṣe dára.

Ní December 2024, Google Quantum AI ròyìn demonstration tó mọ́ àkọ́kọ́ ti regime kejì. Lórí Willow, generation tuntun ti superconducting processors wọn, wọ́n kọ surface-code memories ní code distances 3, 5 àti 7, wọ́n sì rí logical àṣìṣe rate dín kù ní gbogbo igba tí code bá tóbi — ní factor $\Lambda$ = 2.14 ± 0.02 fún gbogbo steps méjì tí ijìnnà bá ga. Largest wọn, 101-qubit distance-7 ìrántí, pa logical qubit mọ́ pẹ̀lú àṣìṣe 0.143% ± 0.003% per cycle of correction, àti — àkọlé tó wà nínú àkọlé — ó pẹ́ ju best physical qubit tirẹ̀ lọ, ní factor 2.4 ± 0.3. Èyí ni a ń pè ní “beyond breakeven,” ó sì jẹ́ igba àkọ́kọ́ tí gbogbo apparatus àṣìṣe correction ti san owó complexity rẹ̀ padà lórí hardware yìí.

Èyí jẹ́ milestone gidi, ó sì yẹ ká sọ irú milestone wo ni pẹ̀lú precision. Ó jẹ́ proof pé scaling náà ti ń lọ sí ìtọ́sọ́nà tó tọ́. Kì í ṣe working quantum computer, ìwé ìwádìí náà kò sì claim bẹ́ẹ̀.

Ohun tí àwọn olùkọ̀wé ṣe

• Wọ́n kọ surface-code memories lórí Willow chips méjì: 105-qubit processor kan tó run distance-3, -5 àti -7 codes fún scaling ìdánwò (largest rẹ̀ jẹ́ 101-qubit, 49-data-qubit distance-7 ìrántí), àti 72-qubit processor kan tó run distance-5 ìrántí pẹ̀lú real-time decoder àti high-distance repetition codes.
• Wọ́n wọn bí logical àṣìṣe per cycle ṣe yí bí wọ́n ṣe pọ̀ code ijìnnà láti 3 sí 5 sí 7, wọ́n sì extract suppression factor $\Lambda$.
• Wọ́n fi lifetime logical qubit wé best individual physical qubit lórí chip kan náà láti ìdánwò “breakeven.”
• Wọ́n run distance-5 code pẹ̀lú real-time decoder — classical hardware tó ń interpret àṣìṣe checks ní speed tí wọ́n ń jáde — fún títí dé million cycles, láti fi hàn pé àṣìṣe correction lè keep up pẹ̀lú machine.
• Wọ́n push simpler repetition codes títí dé ijìnnà 29 láti wá rare, deep àṣìṣe orísun tó ń set floor lórí performance.

Ohun tí wọ́n rí

• Code náà wà below threshold. Logical àṣìṣe per cycle dín kù ní $\Lambda$ = 2.14 ± 0.02 fún gbogbo mú pọ̀ sí i méjì nínú ijìnnà — clean exponential suppression, ìhùwàsí tí àbá-ẹ̀kọ́ ṣèlérí tí processor kankan kò tíì fi hàn definitively.
• Distance-7 ìrántí dé 0.143% ± 0.003% àṣìṣe per cycle, ó sì pẹ́ 2.4 ± 0.3 times longer ju best physical qubit rẹ̀ — beyond breakeven.
• Real-time decoding keep up. Decoder ní average latency 63 microseconds ní ijìnnà 5, against 1.1-microsecond cycle àkókò, sustained kọjá million cycles — àṣìṣe correction ń run live, kì í ṣe after-the-fact ìtúpalẹ̀ nìkan.
• Rare, deep àṣìṣe orísun kan ṣì wà. Nínú repetition-code ìdánwò, performance ní ààlà nikẹhin nípa correlated àṣìṣe bursts tí ń ṣẹlẹ̀ roughly lẹ́ẹ̀kan lọ́wàákàtí (nípa ọ̀kan in every 3 × 10⁹ cycles), tó ń set àṣìṣe floor near 10⁻¹⁰ tí origin rẹ̀ òǹkọ̀wé sọ pé a kò tíì lóye.

Ohun tí èyí kò fi ẹ̀rí múlẹ̀

• Kì í ṣe quantum computer tó ń ṣe computation. Èyí jẹ́ quantum ìrántí: ó ń store, ó sì protect logical qubit kan. Kò perform logical operations (gates) láàárín logical qubits, kò sì run algorithm.
• Kì í ṣe pé qubit kan ṣoṣo ló kù sí useful machines. Distance-7 logical qubit lo nípa 101 physical qubits; 0.1%-per-cycle àṣìṣe rate ṣì ga gan-an ju roughly 10⁻⁶ sí 10⁻¹⁰ tí gidi algorithms nílò. Closing gap yẹn túmọ̀ sí much larger distances — sí i physical qubits per logical qubit — useful algorithms sì nílò thousands of logical qubits at once. Physical-qubit budget yẹn lè lọ sí millions.
• Ọ̀rọ̀ “if scaled” ṣe iṣẹ́ gidi. Conclusion ìwé ìwádìí fúnra rẹ̀ ni pé device performance, if scaled, lè meet requirements of large algorithms. Fífi trend tó tọ́ hàn lórí logical qubit kan kì í ṣe ohun kan náà pẹ̀lú scaled machine, kò sì sí ohun níhìn-ín tó guarantee pé trend yẹn yóò survive larger sizes.
• Unexplained àṣìṣe floor jẹ́ live ìṣòro. Correlated bursts tó cap repetition-code performance jẹ́, ní ọ̀rọ̀ òǹkọ̀wé, orders of magnitude larger than expected, wọ́n sì máa preclude larger fault-tolerant applications títí a fi lóye wọn — open flaw, tí a sọ kedere, kì í ṣe solved detail.
• Kò sọ nǹkan nípa breaking encryption tàbí “quantum supremacy” fún useful iṣẹ́-ṣiṣe. Wọ́n nílò full fault-tolerant machine tí èsì yìí jẹ́ foundation stone fún, kì í ṣe demonstration náà funra rẹ̀.

Báwo ni ẹ̀rí ṣe lágbára tó?

• Core claim náà solid, ó sì ṣe pàtàkì. Below-threshold operation pẹ̀lú clean exponential suppression kọjá code distances mẹ́ta, plus beyond-breakeven lifetime àti working real-time decoder, ni combination tí field ti ń lé fún ọdún, a sì demonstrate rẹ̀ taara dípò inference. Kì í ṣe hype artefact; engineering èsì gidi ni láti leading ẹgbẹ́.
• òǹkọ̀wé ṣọ́ra nípa scope. Wọ́n frame rẹ̀ gẹ́gẹ́ bí below-threshold ìrántí, wọ́n flag unexplained correlated-error floor fúnra wọn, wọ́n sì hedge future lórí conspicuous “if scaled.” Overreach, níbi tí ó bá wà, sábà wá láti coverage tó yí “error-corrected ìrántí qubit improved as it grew” sí “quantum computing is here.”
• Honest status ni foundational step tí a ṣe cleanly. Logical qubit kan, protected tó bẹ́ẹ̀ tí adding redundancy fi ń ràn án lọ́wọ́ nikẹhin — ṣùgbọ́n long, hard, not-guaranteed road ti scaling, logical gates àti unexplained àṣìṣe ṣì wà níwájú.

Kí nìdí tí ó fi ṣe pàtàkì?

Fault-tolerant quantum computing ti ní chicken-and-egg feel láti ìbẹ̀rẹ̀: machines tí yóò wúlò nílò àṣìṣe rates tí physical qubit kankan kò lè dé, solution náà — àṣìṣe correction — sì ń ṣiṣẹ́ nìkan tí hardware bá ti dára tó láti wà below threshold. Crossing line yẹn, paápàá lẹ́ẹ̀kan, paápàá lórí single logical qubit, yí ìbéèrè kúrò ní “ṣé èyí ṣee ṣe rara?” sí “báwo ni a ṣe lè scale rẹ̀ jìn, báwo sì ni a ṣe lè ṣe yára?” Èyí jẹ́ meaningful shift gidi, ìdí nìyẹn tí èsì yẹ attention.

Ṣùgbọ́n ìṣọ́ra kan náà tó mú èsì trustworthy ni yẹ kí ó temper ìtàn tó yí i ká. Èyí ni brick àkọ́kọ́ ti foundation, tí a fi sílẹ̀ dáadáa. Kì í ṣe building, àwọn tó fi brick náà sílẹ̀ sì jẹ́ ẹni àkọ́kọ́ láti sọ bẹ́ẹ̀. Ọ̀nà tó tọ́ láti tẹ̀lé quantum computing ní ọdún tó ń bọ̀ ni curve tí kò ní glamour yìí: bóyá suppression factor dúró bí codes ṣe ń tóbi, bóyá logical gates lè ṣe cleanly bí logical ìrántí, àti bóyá mysterious once-an-hour àṣìṣe yẹn yóò ní explanation.

Àkótán kedere

Google Quantum AI fi hàn fún igba àkọ́kọ́ ní ọ̀nà tó mọ́ pé surface-code quantum ìrántí lè ṣiṣẹ́ below threshold: bí wọ́n ṣe pọ̀ code láti ijìnnà 3 sí 5 sí 7, logical àṣìṣe rate dín exponentially (ní ayíká 2.14× fún every méjì steps), largest — 101-qubit distance-7 ìrántí — sì pẹ́ ju best physical qubit rẹ̀ lọ, beyond breakeven, nígbà tí àṣìṣe correction ń run gidi àkókò. Èyí jẹ́ milestone gidi, tí field ti ń retí, nínú engineering of quantum computers. Ṣùgbọ́n logical qubit kan ni tó ń ṣiṣẹ́ bí ìrántí, àṣìṣe rate rẹ̀ ṣì jìn sí ohun tí gidi algorithms nílò, kò sí logical operations, unexplained àṣìṣe floor wà, scaling road sì tún gùn lọ́pọ̀ orders of magnitude. Threshold gidi ni a kọjá — kì í ṣe quantum computer tí a ti fi lé wa lọ́wọ́.