Google Quantum AI تحقق إنجازاً علمياً في زراعة الحالات السحرية على معالج Willow
في إنجاز علمي بارز نُشر في مجلة Science، نجح فريق Google Quantum AI من المهندسين والباحثين التجريبيين في تحقيق أول تطبيق فعلي لتقنية "زراعة الحالات السحرية" (Magic State Cultivation) على العتاد الفيزيائي، محققين انخفاضاً في معدل الأخطاء بمقدار 40 ضعفاً، وإنتاج حالات T-states بدقة منطقية قياسية بلغت 99.99% (معدل خطأ ≤ 0.0001) على معالج Willow فائق التوصيل.
تعالج هذه الدراسة البحثية واحدة من أشد الاختناقات الفيزيائية حدة في مجال الحوسبة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء. فعلى مدار أكثر من عقدين، كانت التوقعات تشير إلى أن توليد حالات T غير الكليفوردية (non-Clifford T-states) اللازمة للحوسبة الكمومية الشاملة والمتسامحة مع الأخطاء عبر بروتوكولات التقطير التقليدية سيستهلك ما بين 90% إلى 95% من إجمالي البصمة الفيزيائية للكيوبتات في الحاسوب الكمومي. أما تقنية الزراعة فتُنتج هذه الحالات بجزء ضئيل من المساحة المطلوبة، وذلك باستخدام شفرات لونية صغيرة تفاعلية قبل تطعيم الحالات المُنقاة في شفرات السطح.
يعتمد البروتوكول التجريبي على حقن حالة أولية مشوبة بالضوضاء في منطقة صغيرة محددة من شريحة Willow، ثم تنفيذ قياسات منسقة عبر شفرة لونية من المسافة 3 (distance-3 color code) - وهو نظام تصحيح أخطاء كمومي مصمم خصيصاً لعملية الزراعة. وبمجرد أن تتحقق مرحلة تصفية الأخطاء من نقاء الحالة، ينفذ الفريق بروتوكول تبديل شفرات متسامح مع الأخطاء لتطعيم الحالة المزروعة في شفرة سطحية من المسافة 5. وللتغلب على الانجراف البيئي التجريبي وضوضاء القياس منخفضة التردد، ابتكر الفريق بروتوكولاً ذاتي المرجعية للقياس الكمومي والمعايرة لتحديد دقة الحالة بشكل صارم على العتاد الفيزيائي.
يُصادق هذا الإنجاز العتادي بشكل مباشر على الإطار النظري التأسيسي لتقنية الزراعة الذي طورته Google عام 2024، ويُوسع معايير عتبة تصحيح الأخطاء الكمومية على معالج Willow، ويُكمل خارطة طريق Google لبنية qLDPC الزائدية المعيارية.
من المنظور الاقتصادي، يُعزز هذا الإنجاز الموقع التنافسي لشركة Alphabet (الشركة الأم لـ Google) المدرجة في بورصة ناسداك تحت الرمز GOOGL، في سباق الحوسبة الكمومية العملية. إن تقليص البصمة الفيزيائية للكيوبتات بهذا الشكل الجذري يُقرّب موعد تحقيق الميزة الكمومية التجارية، مما قد ينعكس إيجاباً على تقييم قطاع الحوسبة الكمومية ضمن محفظة Alphabet على المدى المتوسط.