Google przedłużył qubitowi życie - ponad dwukrotnie dłużej niż fizyczne!
Smartfon działa płynnie, choć raz na tysiąc razy bit błędu psuje plik. Komputery kwantowe padały po mikrosekundach – błędy niszczyły delikatne stany cząstek. Google Quantum AI właśnie przełamał tę barierę.
9 grudnia 2024 roku zespół z Mountain View ogłosił wyniki na chipie Willow z 105 nadprzewodzącymi qubitami fizycznymi. Logical qubit zakodowany kodem surface o odległości d=7 – na 101 fizycznych qubitach – osiągnął czas życia 291 ± 6 mikrosekund. To ponad medianę fizycznych (85 ± 7 μs) i najlepszy pojedynczy (119 ± 13 μs) o czynnik 2,4 ± 0,3. Błąd logiczny spadł do 0,143% na cykl korekcji. Poprzednie próby, jak Sycamore z 2019 roku, nie radziły sobie z skalowaniem – błędy rosły.
Mechanizm przypomina sieć strażników w labiryncie. Na kratce d × d fizycznych qubitów dane przechowują qubity złote, a ancille (czerwone, cyjanowe, błękitne) mierzą syndromy – parzystość sprawdzającą błędy bit-flip, phase-flip czy leakage. Cyklicznie, co 1,1 μs, system usuwa błędy: dekoder sieci neuronowej analizuje dane w 63 μs, feedback z ASIC-ów koryguje na bieżąco. Powiększenie kratki z 5×5 do 7×7 tłumi błędy wykładniczo – współczynnik Λ=2,14. Repetition codes dla d=29 wytrzymały 10 miliardów cykli bez awarii, z błędami co godzinę. Fizyczne qubity Willow poprawiły T1 do 68 μs z 20 μs w Sycamore.
To pierwszy surface code poniżej progu błędów (~1%), potwierdzający teorię kodów kwantowych sprzed 30 lat. Fideliści operacji podwoiły się, błędy kodowane spadły 20-krotnie. Milestone 2 w roadmapie Google otwiera fault-tolerance.
Droga do komputerów kwantowych z miliardami operacji bez strat prowadzi przez miliony fizycznych qubitów na jeden logical. Symulacje chemiczne ujawnią nowe leki, algorytm Shora złamie RSA, optymalizacje zrewolucjonizują logistykę. Konkurencja z IBM i Quantinuum przyspiesza – Willow to krok ku tysiącom logical qubits.
