Google Quantum AI و DeepMind يحققان خفضاً بأكثر من 30 ضعفاً في تكاليف تصحيح الأخطاء الكمومية

كشف فريق بحثي مشترك من Google Quantum AI و Google DeepMind ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) عن بنية معمارية مبتكرة لتصحيح الأخطاء الكمومية (QEC) تُقلّص الحاجة إلى الكيوبتات الفيزيائية بأكثر من 30 ضعفاً مقارنةً بشفرات السطح ثنائية الأبعاد التقليدية، وذلك في ورقة بحثية تقنية نُشرت على منصة arXiv.

تُظهر الدراسة المعنونة "تصحيح الأخطاء الكمومية منخفض التكلفة باستخدام وحدات مستوية متصلة الحدود" أن ربط رقائق مستوية إقليدية صغيرة (بسعة نحو 100 كيوبت لكل منها) عبر وصلات حدودية ثابتة ومتفرقة مرتبة وفق هندسة تبليط زائدي (من الجنس g ≥ 2) يُتيح الاستفادة من معدلات الترميز العالية لشفرات فحص التكافؤ الكمومية منخفضة الكثافة (qLDPC) دون الحاجة إلى تقاطعات أسلاك معقدة طويلة المدى داخل الرقاقة الواحدة.

تعتمد البنية المعمارية على تقسيم السطح الزائدي المغلق إلى رقع شبكية إقليدية بطول ضلع L، مما يُجزّئ شفرة تصحيح الأخطاء الكلية إلى وحدات مستوية بسعة 72 أو 116 كيوبت. تُقاس المثبّتات (Stabilizers) الممتدة عبر الوحدات المتجاورة من خلال دوائر استخلاص المتلازمات المُعلَّمة بتقنية القط (cat-flagged). أظهرت المحاكاة على مستوى الدوائر باستخدام نموذج الضوضاء SI1000 (بمعدل خطأ p = 0.1%) مع فك التشفير عبر الشبكة العصبية AlphaQubit وخوارزمية المطابقة المثالية ذات الوزن الأدنى المترابطة (MWPM) تحمّلاً عالياً لضوضاء الوصلات البينية المرتفعة (p_seam = 1%)، محافظةً على معدلات خطأ منطقية منخفضة حتى عندما تكون أخطاء الكابلات البينية أعلى بعشرة أضعاف من أخطاء البوابات داخل الرقاقة.

لدعم المنطق الكمومي الشامل المتسامح مع الأخطاء دون تكلفة مكانية إضافية، طوّر الفريق دوائر "المشي المتسامحة مع الأخطاء" التي تُنفّذ البوابات المنطقية عبر تماثلات الشفرة الذاتية (التبديلات الكلية للتبليط)، إضافةً إلى مستخلصات شريطية وحدوية—وهي حلقة مساعدة مغلقة مرتبطة بحدود الوحدات أصغر بنحو 4.5 مرة من الذاكرة الكمومية ذاتها.

يُمثّل هذا الإنجاز نقلة نوعية في مسار الحوسبة الكمومية القابلة للتوسع، إذ يُعالج أحد أكبر التحديات التي تواجه بناء حواسيب كمومية عملية: التكلفة الهائلة لتصحيح الأخطاء. بالنسبة لشركة Alphabet المدرجة في بورصة ناسداك تحت الرمز (GOOGL)، يُعزّز هذا التقدم مكانتها الريادية في سباق الحوسبة الكمومية ويُقرّبها من تحقيق ميزة كمومية تجارية فعلية، مما قد ينعكس إيجاباً على تقييم قطاع التقنيات الناشئة ضمن محفظتها الاستثمارية.