מבוא
העולם מתקרב לעידן של יתרון קוונטי. יתרון קוונטי, במובן הזה, מתייחס לביצוע משימה על מערכת היברידית קוונטית-קלאסית כך ש:
- אפשר לאמת בקפדנות את נכונות הפלט.
- החישוב מדגים הפרדה קוונטית — ומספק יעילות, כדאיות כלכלית או דיוק עדיפים בהשוואה לשיטות קלאסיות בלבד.
כדי להגיע ליתרון קוונטי בטווח הקרוב נצטרך להשתמש בכל כלי זמין כדי להפיק את המרב מהחומרה הקוונטית של היום. בפועל, זה אומר להתמודד עם רעש ושגיאות ישירות. יש לנו ארגז כלים שהולך ומתרחב כדי להתמודד עם האתגרים האלה, כולל דיכוי שגיאות, הפחתת שגיאות, זיהוי שגיאות ותיקון שגיאות. לפעמים קשה להבחין בין המושגים האלה, בין השאר כי הם נמצאים לאורך רצף אחד בדרך אל מחשוב קוונטי עמיד לתקלות. באופן גס:
- דיכוי שגיאות שואף להפחית מלכתחילה את ההסתברות שיתרחשו שגיאות מסוימות.
- הפחתת שגיאות שואפת לצמצם את ההשפעה של שגיאות שכבר קרו על התוצאה הסופית.
- זיהוי ותיקון שגיאות מקודדים מידע קוונטי בעודפות על פני כמה qubits, כך שאפשר לזהות ולתקן שגיאות באמצעות בדיקות עקביות.
טכניקות מסוימות מטשטשות את הגבולות האלה. לדוגמה, אם אפשר לזהות שגיאות ברמת המעגל ולהשליך shots לא תקינים או לשחזר אותם באופן הסתברותי בעיבוד שלאחר מכן, אפשר להתייחס לזה כאל צורה מוגבלת של תיקון שגיאות, אף שחסר לה המבנה המלא העמיד לתקלות של קודי תיקון שגיאות קוונטיים.
Pauli twirling, דוגמה נוספת, מעצב מחדש את הרעש כך שהוא מתנהג כמו תהליך Pauli סטוכסטי. זה יכול להאט את הצבירה של שגיאות קוהרנטיות ולהפוך טכניקות אחרות, כמו הפחתת שגיאות, ליעילות יותר. עם זאת, כשלעצמה, הדרך הטובה ביותר לתאר אותה היא כצורה של עיצוב רעש (noise tailoring), ולא כדיכוי או הפחתה במובן המדויק.
הכלים האלה אינם מוציאים זה את זה. תהליכי עבודה יעילים משלבים לעיתים קרובות כמה גישות ביחד. דיכוי והפחתה ישימים היום באופן נרחב, בעוד שזיהוי שגיאות אפשר להשתמש בו בכמה תהליכי עבודה כדי להשליך תוצאות שגויות או לשחזר מצבים נכונים באופן הסתברותי. במקביל, צורות מתקדמות יותר ויותר של תיקון שגיאות הולכות ומתקרבות בהתמדה. באמצעות מינוף ושילוב של השיטות האלה, אנחנו יכולים לבנות מסלול רציף לעבר מחשוב קוונטי עמיד לתקלות. לגישה פשוטה למינוף כמה טכניקות של הפחתת שגיאות, בלי הרבה רקע תיאורטי, ראו את המדריך הזה בפלטפורמת IBM Quantum®.
בקורס הזה, Tools for Quantum Advantage, נסקור כמה מהשיטות המבטיחות ביותר לניהול רעש ושגיאות קוונטיים. הדגש שלנו הוא על חקר יישומים מעשיים באמצעות Qiskit, תוך מתן מספיק רקע תיאורטי שיעזור לכם לקבוע אילו טכניקות מתאימות למקרה השימוש שלכם. נדגיש גם אילו שיטות אפשר לשלב ביעילות בתוך תהליך עבודה אחד — ואילו מהן בדרך כלל אי אפשר.
הצטרפו אלינו לחקור את הכלים שיעזרו לקרב את היתרון הקוונטי.