In einem bahnbrechenden Erfolg für das Quantencomputing haben Microsoft und Quantinuum erfolgreich eine neue Generation hochzuverlässiger logischer Qubits entwickelt, eine entscheidende Weiterentwicklung für praktische Anwendungen in diesem Bereich. Diese Entdeckung, die am 6. Oktober 2024 bekannt gegeben wurde, markiert einen bedeutenden Meilenstein in der fortlaufenden Zusammenarbeit zwischen den beiden Unternehmen im Rahmen ihres Azure-Quantum-Projekts.
Ursprünglich produzierte die Partnerschaft vier logische Qubits aus 30 physischen Qubits und zeigte eine beeindruckende Verbesserung der logischen Fehlerquoten um das 800-Fache. Die Teams hielten jedoch nicht an diesem Punkt an; sie erweiterten ihre Bemühungen und erreichten die Schaffung von 12 logischen Qubits aus 56 physischen Qubits auf Quantinuums H2-Maschine, was eine außergewöhnliche Fidelity von 99,8 % bei Zwei-Qubit-Operationen demonstriert.
Einer der spannendsten Aspekte dieses Erfolgs ist das erfolgreiche Verschränken dieser logischen Qubits in einem komplexen Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)-Zustand. Diese komplexe Anordnung führte zu einer Schaltungsfehlerquote von nur 0,0011, was eine erhebliche Verbesserung gegenüber der Fehlerquote der physischen Qubits von 0,024 darstellt. Solche Fortschritte vertiefen nicht nur das Potenzial für Quantenberechnungen, sondern ebnen auch den Weg für fehlertolerantes Quantencomputing, das entscheidend ist, um die vollen Fähigkeiten der Quanten Technologie zu erschließen.
Darüber hinaus hat diese Zusammenarbeit bedeutende Implikationen für die Chemie. Durch die Integration logischer Qubits mit künstlicher Intelligenz (KI) und Hochleistungsrechnen (HPC) haben die Teams das komplexe wissenschaftliche Problem der Schätzung der Grundzustandsenergie eines katalytischen Zwischenprodukts angegangen. Dieser innovative Arbeitsablauf ist der erste seiner Art, der Quantencomputing, HPC und KI kombiniert, um ein wissenschaftliches Problem zu lösen, und zeigt die praktische Anwendbarkeit quantentechnologischer Lösungen.
Obwohl die aktuellen Ergebnisse noch nicht einen vollständigen wissenschaftlichen quanten Vorteil darstellen, zeigen sie das Potenzial quanten Systeme, klassische Methoden in bestimmten Szenarien zu übertreffen. Der in dieser Studie verwendete hybride Ansatz verdeutlicht, wie Quantencomputing die Genauigkeit chemischer Berechnungen verbessern kann, insbesondere bei komplexen Herausforderungen, die klassische Systeme nur schwer bewältigen können.
Mit der Weiterentwicklung der Azure Quantum-Plattform soll eine Vielzahl von Qubit-Architekturen unterstützt werden, einschließlich neutraler Atome und topologischer Qubits, um die Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit des Quantencomputings zu verbessern. Rajeeb Hazra, CEO von Quantinuum, betonte die Bedeutung ihrer Erfolge und erklärte: "Die Fähigkeit unserer Systeme, die Anzahl der logischen Qubits zu verdreifachen, während wir unsere physischen Qubits von 30 auf 56 nur weniger als verdoppeln, ist ein Beweis für die hohen Fidelitäten und die All-zu-All-Konnektivität unserer H-Serie-Ionenfallen-Hardware." Diese leistungsstarke Zusammenarbeit wird voraussichtlich noch größere Fortschritte ermöglichen, wenn sie mit modernsten KI- und HPC-Tools kombiniert wird, die über Azure Quantum bereitgestellt werden.