Google cho biết chip Willow đã giảm lỗi trạng thái ma thuật khoảng 40 lần

Nhóm Google Quantum AI đã công bố một bài báo trên Science, thông báo rằng công nghệ được gọi là nuôi cấy trạng thái ma thuật (magic state cultivation) đã giảm lỗi khoảng 40 lần trên bộ xử lý Willow, với độ trung thực logic đạt 99,99% cho trạng thái T. Trạng thái ma thuật là tài nguyên một lần cần thiết để chạy các chương trình lượng tử hữu ích, mỗi lần sử dụng đều bị tiêu hao; theo ước tính mà Google trích dẫn, chi phí sản xuất trạng thái ma thuật có thể chiếm tới 95% toàn bộ công suất của máy tính lượng tử, để lại không gian rất hạn chế cho tính toán thực tế.

Giải pháp tiêu chuẩn trước đây là quá trình chưng cất trạng thái ma thuật do các nhà vật lý Sergei Bravyi và Alexei Kitaev đề xuất vào năm 2004, cần một lượng lớn các nhà máy qubit chỉ làm một việc này. Các nhà nghiên cứu của Google đã đề xuất một lộ trình nuôi cấy rẻ hơn vào năm 2024, hành vi của nó giống như một bộ lọc: tiêm trạng thái ma thuật thô vào một khu vực nhỏ của chip, thực hiện một loạt kiểm tra, loại bỏ tất cả các thử nghiệm bị phát hiện có khuyết điểm, và cho phép những thử nghiệm thành công dần dần mở rộng. Trong thí nghiệm, chỉ khoảng 8% các thử nghiệm vượt qua tất cả các kiểm tra, tức là để giữ lại một trạng thái sạch, cần phải loại bỏ hơn 90% các thử nghiệm.

Công nghệ nuôi cấy được Gidney ước tính vào năm 2025 là một trong những yếu tố hỗ trợ cho việc phá mã RSA-2048 có thể bị phá bởi chưa đến một triệu qubit nhiễu, giảm 20 lần so với ước tính 20 triệu vào năm 2019. Thí nghiệm này đã sử dụng tối đa 54 trong số 105 qubit của Willow, bài báo chỉ ra rằng việc phân tích khóa RSA-2048 cần trạng thái ma thuật với tỷ lệ lỗi khoảng một phần tỷ, sạch hơn khoảng một triệu lần so với kết quả lần này.