חוקרי בינה מלאכותית של Google Quantum עשו צעד חשוב נוסף בפתרון אחת הבעיות העיקריות של מחשוב קוונטי – הרגישות הגבוהה של קיוביטים לשגיאות. קוויביטים, הבסיס של מחשבים קוונטיים, הם מאוד לא יציבים ונתונים להשפעות חיצוניות, וזו הסיבה שאבות הטיפוס הנוכחיים כמעט ולא מתאימים לבעיות בעולם האמיתי. עם זאת, הצוות הגיע עם דבר מעניין גִישָׁה להתגבר על מגבלות.
הרעיון של תיקון קוונטי הופיע בשנות ה-90. אז הציעו מדענים שניתן לשלב כמה קיוביטים פיזיקליים לכדי קיוביט לוגי יציב יותר. פתרון זה היה אמור להיות המפתח ליצירת מערכות קוונטיות ניתנות להרחבה. נכון, היישום שלו דרש התגברות על מחסום חשוב: רמת השגיאה של קיוביטים פיזיים חייבת להיות מתחת לסף מסוים. עד לא מזמן זה היה כמעט בלתי אפשרי, שכן אפילו התקלות הקטנות ביותר עלולות להוביל להידרדרות של המערכת כולה.
חוקרי בינה מלאכותית של Google Quantum הצליחו להוכיח שהגדלת מספר הקיוביטים הפיזיים יכולה לשפר את האמינות של קיוביט לוגי. בעבודתם, הם השתמשו במה שנקרא "קוד פני השטח", שהוצע עוד בשנות התשעים על ידי הפיזיקאי הרוסי אלכסיי קיטאיב. נוצר מעין רשת של קיוביטים: חלקם מאחסנים נתונים, בעוד שאחרים אחראים לאיתור שגיאות מבלי להפריע למידע קוונטי.
הניסוי הראשון התחיל בתצורה מינימלית של 17 קיוביטים. בשלב זה, החוקרים בדקו האם המערכת יכולה לתפקד ביציבות באמצעות קוד רדוד. התוצאות אישרו את הפונקציונליות של השיטה: מידע קוונטי נשמר למרות כשלים בלתי נמנעים, וסללו את הדרך להגדלה נוספת. הניסויים הבאים עם מערכת של 49 קיוביטים לא רק אישרו את יציבות הגישה, אלא גם אפשרו להשיג חישובים מדויקים יותר בשל בידוד טוב יותר מרעש חיצוני.
Google Quantum AI בפעם הראשונה הפגין שהגדלת מספר הקיוביטים הפיזיים לא רק שאינה מחמירה את הביצועים, אלא גם משפרת אותם משמעותית. בשנת 2024, הצוות בדק שבב ווילו חדש המכיל 72 קיוביטים. שלב זה היה מכריע בשל העיצוב המשופר: השבב סיפק דיוק גבוה יותר של אינטראקציות בין אלמנטים ואמינות פעולות מוגברת. מספר הטעויות צומצם ב-50%.
אפוג'י המחקר הוא קומפלקס של 97 קיוביטים. למרות העובדה שהבקרה הפכה מורכבת יותר, התוצאות עלו על הציפיות – יציבות החישובים עלתה שוב, בדיוק כפי שחזו המדענים. זהו האישור המעשי הראשון לכך ששינוי קנה מידה מוביל לאיכות משופרת של מערכות קוונטיות.
הקיוביטים המוליכים העל בהם השתמש הצוות הם מעגלים חשמליים מיניאטוריים על שבבי סיליקון. המאפיינים שלהם, הנחוצים ליישום קוד פני השטח, הם באמת ייחודיים. עם זאת, הייצור דורש את הדיוק הגבוה ביותר.
לכל שלב חדש היו קשיים משלו. מדענים נאלצו להתגבר על מכשולים טכניים רבים במהלך התקנת הציוד ואיסוף הנתונים. עם זאת, העבודה המתואמת היטב של הצוות, שכלל גם פיזיקאים מנוסים וגם מומחים צעירים, עזרה להתגבר על קשיים ולהשיג את מטרותיהם.
המדע עדיין מתמודד עם אתגרים רבים. כדי לבצע חישובים אמיתיים, יהיה צורך לשלב אלפי קיוביטים לוגיים, שכל אחד מהם דורש מאות פיסיקליים. גם הפחתת שגיאות נוספת תידרש להשגת דיוק מעשי.
במקביל ל-Google Quantum AI, קבוצות וחברות אחרות בודקות גישות חלופיות, כמו מלכודות יונים ומערכות פוטוניות. מדענים רבים מקבילים לפיתוח המחשבים הקלאסיים, אשר במהלך כמה עשורים התפתחו ממכשירים עם טרנזיסטורים בודדים לשבבים המכילים מיליארדי רכיבים. תהליך דומה, לפי החוקרים, ממתין למערכות קוונטיות. העיקר להישאר סבלניים ולהמשיך לחפש פתרונות.
