Google نے Willow پر میجک اسٹیٹ کلٹیویشن کا مظاہرہ کیا، غلطیوں میں تقریباً 40 گنا کمی

Google Quantum AI کا کہنا ہے کہ اس نے دکھایا ہے کہ میجک اسٹیٹ کلٹیویشن، جو ایک خاص قسم کے کوانٹم وسیلے کی تیاری کی تکنیک ہے، اس کے Willow سپرکنڈکٹنگ پروسیسر پر کام کرتی ہے۔ کمپنی کے مطابق، اس طریقے نے اس کے بغیر تیار کی گئی اسٹیٹس کے مقابلے میں غلطیوں کو تقریباً 40 گنا کم کیا۔ Google نے کہا کہ یہ کام Science میں شائع ہوا ہے، اور اس کا اعلان اس ہفتے ریسرچ سائنسدان Emma Rosenfeld اور کوانٹم سافٹ ویئر انجینئر Craig Gidney کی ایک بلاگ پوسٹ میں کیا گیا۔

فالٹ ٹولرنٹ کوانٹم کمپیوٹرز کو آپریشنز کے ایک یونیورسل سیٹ کی ضرورت ہوتی ہے، اور ان میں نام نہاد non-Clifford گیٹس زیادہ تر ایرر کریکشن ڈیزائنز کے لیے وسائل کی ایک نمایاں لاگت ہیں۔ انہیں فراہم کرنے کا ایک عام طریقہ یہ ہے کہ پہلے خاص ان پٹ اسٹیٹس تیار کی جائیں، جنہیں میجک اسٹیٹس کہا جاتا ہے، اور ان آپریشنز کو انجام دینے کے لیے انہیں صرف کر دیا جائے۔ ہر میجک اسٹیٹ صرف ایک بار استعمال ہو سکتی ہے، اور کم غلطی کے ساتھ انہیں بنانا مہنگا ہے: Google ان اندازوں کا حوالہ دیتا ہے جن کے مطابق کسی مشین کی گنجائش کا 95% تک حصہ ان کی تیاری پر صرف ہو سکتا ہے۔ کمپنی کے مطابق محققین 2004 سے اس رکاوٹ کی پیش بینی کرتے آ رہے ہیں۔

کلٹیویشن کی تجویز 2024 میں Gidney نے Google کے ساتھیوں Noah Shutty اور Cody Jones کے ساتھ مل کر پیش کی تھی، جنہوں نے سابقہ تحقیقی ادب کے ایک خیال کو بہتر بنایا۔ یہ ایک فلٹر کی طرح کام کرتی ہے: ایک شور زدہ اسٹیٹ کو چپ کے ایک چھوٹے حصے میں داخل کیا جاتا ہے، پھر مربوط پیمائشوں کے ایک سلسلے کے ذریعے جانچا جاتا ہے، اور جو کوشش بھی کسی غلطی کو ظاہر کرے اسے ترک کر دیا جاتا ہے۔ ٹیم کے arXiv پری پرنٹ کے خلاصے کے مطابق، تجربے نے 8% کوششوں کو برقرار رکھتے ہوئے 0.9999(1) کی اسٹیٹ فیڈیلیٹی حاصل کی، اور ٹیم نے اس فیڈیلیٹی کی حد متعین کرنے کے لیے ایک فالٹ ٹولرنٹ پیمائشی پروٹوکول تیار کیا۔ Google اپنی T-اسٹیٹس کے لیے 99.99% لاجیکل فیڈیلیٹی کو ایک ریکارڈ قرار دیتا ہے۔

محققین نے کلٹیویٹ کی گئی اسٹیٹس کو ایرر کریکشن کی دو اسکیموں کے درمیان منتقل بھی کیا۔ کلر کوڈز، جو ایک نیا طریقہ ہے، کلٹیویشن کے لیے موزوں ہیں، جبکہ سرفیس کوڈز زیادہ مستحکم طریقہ ہیں۔ ٹیم نے distance-3 کلر کوڈ سے اسٹیٹس کو distance-5 سرفیس کوڈ میں پیوند کیا، جس کے بارے میں Google کا کہنا ہے کہ اس سے ظاہر ہوا کہ خالص کی گئی اسٹیٹس اس کے ہارڈ ویئر پر اس منتقلی کو برداشت کر سکتی ہیں۔ کمپنی نے ابتدائی ڈیٹا کے طبیعیاتی طور پر ناقابلِ یقین نظر آنے کے بعد مہینوں تک خرابی تلاش کرنے کا بھی ذکر کیا: Rosenfeld نے مسئلے کا سراغ لیب کے اس شور تک لگایا جو ڈرفٹ ہوتے برقی آلات اور درجۂ حرارت کی تبدیلیوں سے پیدا ہو رہا تھا اور جس نے ٹیم کے معمول کے بینچ مارک کو کمزور کر دیا تھا، جس کے نتیجے میں اضافی کنٹرول اور بینچ مارکنگ کا ایک نیا طریقہ اپنایا گیا جس میں کلٹیویشن کو خود اپنی پیمائش کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

Google نے تسلیم کیا کہ عملی مشینوں کے لیے حقیقت پسندانہ بننے سے پہلے کلٹیویشن کا بڑے پیمانے پر مظاہرہ ابھی کیا جانا باقی ہے، اور کہا کہ بہت سے تکنیکی چیلنجز اب بھی موجود ہیں۔ برقرار رکھنے کی شرح کا مطلب یہ بھی ہے کہ تجربے میں زیادہ تر کوششیں ترک کر دی گئیں۔ مقالے کا ایک پری پرنٹ اس سے پہلے arXiv پر شائع کیا گیا تھا۔ Google اس نتیجے کو ایک مفید، ایرر کریکٹڈ کوانٹم کمپیوٹر بنانے کے اپنے ہدف کی جانب ایک قدم قرار دیتا ہے۔