تعداد کیوبیتهای منطقی به معیار اصلی محاسبات کوانتومی در سال ۲۰۲۶ تبدیل شد
در بیشتر دهه گذشته، پیشرفت محاسبات کوانتومی بر اساس تعداد کیوبیتهای فیزیکی خام سنجیده میشد — عددی که تیترهای جذابی ایجاد میکرد اما تقریباً هیچ چیز درباره مفید بودن یک ماشین برای محاسبه نمیگفت. در سال ۲۰۲۶، این معیار بیصدا با معیار بهتری جایگزین شده است: کیوبیتهای منطقی تأییدشده، واحدهای دارای تصحیح خطا که با ترکیب چندین کیوبیت فیزیکی پرنویز در یک کیوبیت قابل اعتماد ساخته میشوند. تغییر در آنچه شرکتها گزارش میدهند، خود داستان اصلی است.
چرا تعداد کیوبیتهای فیزیکی دیگر مهم نیستند
یک کیوبیت فیزیکی واحد در هر پلتفرم سختافزاری فعلی — ابررسانا، یونهای به دام افتاده، یا اتمهای خنثی — نرخ خطایی به اندازه کافی بالا دارد که یک محاسبه با بیش از چند صد عملیات تقریباً قطعاً با شکست مواجه میشود. تصحیح خطا این مشکل را با رمزگذاری یک کیوبیت منطقی بر روی چندین کیوبیت فیزیکی حل میکند و با استفاده از افزونگی، خطاها را سریعتر از انباشته شدنشان تشخیص و تصحیح میکند. مشکل در گذشته این بود که تصحیح خطا به سربار بسیار زیادی نیاز داشت — گاهی اوقات تخمین زده میشد که به ازای هر کیوبیت منطقی ۱۰۰۰ کیوبیت فیزیکی نیاز است — بهطوری که یک ماشین واقعاً مفید و مقاوم در برابر خطا دههها دور به نظر میرسید.
این برآورد سربار به سرعت در حال کاهش است و سال ۲۰۲۶ واضحترین شواهد را تاکنون ارائه کرده است. در آوریل، کیورا کامپیوتینگ (QuEra Computing) تحقیقاتی منتشر کرد که نسبت دو به یک کیوبیت فیزیکی به منطقی را برای کیوبیتهای حافظه نشان میداد — کاهش عظیمی نسبت به تخمینهای قبلی که بر روی پلتفرم اتم خنثی خود به دست آمده بود. کیورا میگوید قصد دارد کارایی مشابهی را به کیوبیتهای محاسباتی نیز گسترش دهد، نه فقط حافظه، که هدف سختتر و مرتبطتری برای اجرای واقعی الگوریتمها است.
چندین پلتفرم به سمت یک نقطه عطف مشترک همگرا میشوند
آنچه سال ۲۰۲۶ را قابل توجه میکند یک پیشرفت واحد نیست — بلکه این است که چندین رویکرد سختافزاری مختلف به طور مستقل به تعداد کیوبیت منطقی قابل مقایسهای با استفاده از فیزیک متفاوت دست یافتهاند:
- کیورا (QuEra) (اتمهای خنثی): رمزگذاری تا ۹۶ کیوبیت منطقی را تا اواسط سال ۲۰۲۶ نشان داد، در مسیری به سوی ۱۰۰ کیوبیت منطقی با تصحیح خطا با استفاده از حدود ۳۰۰۰ کیوبیت فیزیکی.
- کوانتینوم (Quantinuum) (یونهای به دام افتاده): ۴۸ کیوبیت منطقی با تصحیح خطا را روی سیستم Helios خود در اواخر ۲۰۲۵ نشان داد.
- اتم کامپیوتینگ (Atom Computing) + مایکروسافت (Microsoft) (اتمهای خنثی): ۲۴ کیوبیت منطقی شناساییشده را نیز در اواخر ۲۰۲۵ نشان دادند.
- آلیس و باب (Alice & Bob) (کیوبیتهای گربه ابررسانا): کیوبیتهای گربه بوزونی (bosonic cat qubits) را گزارش کردند که بیش از یک ساعت در برابر خطاهای وارونگی بیت مقاومت میکنند — نتیجهای درباره پایداری، نه تعداد کیوبیت، اما حیاتی است زیرا نحوه سربار تصحیح مورد نیاز را تغییر میدهد. این استارتآپ مستقر در پاریس با استفاده از این رویکرد سختافزاری کارآمد، هدف خود را ۱۰۰ کیوبیت منطقی تا سال ۲۰۳۰ قرار داده است.
مشارکت گوگل (Google) به قبل از ۲۰۲۶ برمیگردد اما زمینه را برای تمام رویدادهای بعدی فراهم کرد: تراشه Willow آن تصحیح خطای «زیر آستانه» را در اواخر ۲۰۲۴ نشان داد، به این معنی که با افزودن کیوبیتهای فیزیکی بیشتر به ازای هر کیوبیت منطقی، نرخ خطای منطقی به صورت تصاعدی کاهش یافت نه اینکه ثابت بماند یا بدتر شود. این شرط نظری است که مقیاسپذیری به سوی یک ماشین واقعاً مقاوم در برابر خطا را ممکن میسازد، نه صرفاً یک آرزو — قبل از اثبات عملکرد زیر آستانه، هیچ مدرکی وجود نداشت که افزودن کیوبیتهای بیشتر واقعاً کمک کند.
آیبیام روی سختافزار تصحیح بلادرنگ شرط بسته است
نقشه راه آیبیام در سال ۲۰۲۶ رویکرد متفاوتی دارد: به جای دنبال کردن بیشترین تعداد کیوبیت منطقی، بر زیرساخت مهندسی مورد نیاز برای اجرای مداوم تصحیح خطا در طول یک محاسبه متمرکز است. ماژول Kookaburra آن از کدهای چک توازن کمچگال (LDPC) استفاده میکند — یک رمزگذاری کارآمدتر از نظر تعداد کیوبیت نسبت به کدهای سطحی (surface codes) که اکثر رقبا استفاده میکنند — که با یک واحد پردازش منطقی اختصاصی همراه شده است. آیبیام همچنین قصد دارد در سال ۲۰۲۶ یک رمزگشای تصحیح خطای بلادرنگ نمونهسازی کند، سختافزار تخصصی که باید خطاها را به اندازه کافی سریع تشخیص و تصحیح کند تا با یک محاسبه در حال اجرا همگام شود، نه اینکه پس از وقوع انجام شود.
چه چیزی واقعاً تغییر کرد، و چه چیزی را در ادامه باید دنبال کرد
تغییر عملی این است: تصحیح خطای کوانتومی از "ما ثابت کردیم این کار در اصل جواب میدهد" به "ما اکنون در حال کاهش سربار مهندسی هستیم" حرکت کرده است. یک نسبت دو به یک کیوبیت فیزیکی به منطقی، اگر برای کیوبیتهای محاسباتی (نه فقط حافظه) پابرجا بماند، میتواند بهبودی ۱۰۰ تا ۵۰۰ برابری نسبت به تخمینهای سربار تنها چند سال پیش را نشان دهد. این تفاوت میان یک ماشین مقاوم در برابر خطا که به میلیونها کیوبیت فیزیکی نیاز دارد و ماشینی که به دهها هزار کیوبیت نیاز دارد است — شکافی که "از نظر تئوری ممکن" را از "قابل ساخت در این دهه" جدا میکند.
برای هر کسی که این حوزه را دنبال میکند، سه چیز در ۱۲ تا ۱۸ ماه آینده ارزش دنبال کردن دارد، نه صرفاً بیانیههای مطبوعاتی درباره تعداد کیوبیت:
- اینکه آیا نسبت دو به یک کیورا (QuEra) به کیوبیتهای محاسباتی نیز گسترش مییابد، نه فقط حافظه — این مشکل سختتری است و همانی است که تعیین میکند آیا افزایش کارایی برای اجرای الگوریتمها واقعی است یا خیر.
- اینکه آیا نمونه اولیه رمزگشای بلادرنگ آیبیام به هدف خود در سال ۲۰۲۶ میرسد — سرعت رمزگشایی، نه فقط تعداد کیوبیت، تعیین میکند که آیا تصحیح خطا میتواند با یک محاسبه واقعی در حال اجرا همگام شود یا فقط یک نمایش ایستا.
- روند نرخ خطای منطقی با افزایش تعداد کیوبیتها، نه خود تعداد کیوبیتها — عدد مهم این است که آیا با رشد سیستمها خطاها همچنان کاهش مییابند، همان شرط زیر آستانه که گوگل اولین بار در سال ۲۰۲۴ نشان داد.
هیچکدام از اینها به این معنی نیست که یک رایانه کوانتومی مقاوم در برابر خطا با مقیاس بزرگ و مفید تجاری قریبالوقوع است. اما سوالاتی که این حوزه در سال ۲۰۲۶ میپرسد تغییر کرده است — از "آیا تصحیح خطا اصلاً کار میکند" به "در عمل چقدر سربار سختافزاری نیاز دارد" — و این یک مسئله مهندسی اساساً متفاوت و پاسخپذیرتر است.