Квантовые компьютеры ошибаются. Каждый кубит — как шарик на кончике карандаша: чуть дрогнет рука, и он скатывается. Чтобы шарики не падали, нужен кто-то, кто заметит дрожание и вовремя поправит. В квантовых вычислениях эту работу делает декодер — программа, которая смотрит на результаты измерений и решает, где произошла ошибка.
Snowflake — один из таких декодеров. Он работает как стример: не ждёт, пока соберутся все данные, а обрабатывает их на лету, кусочек за кусочком. Учёные взяли этот декодер и запустили на обычных коммерческих чипах — тех самых FPGA, которые стоят в видеокамерах и сетевых маршрутизаторах. Проверили при комнатной температуре и при криогенной, когда чип охлаждают до температуры жидкого гелия.
Результаты обнадёживают: для небольших кодов декодер успевает исправлять ошибки быстрее, чем они накапливаются. Если экстраполировать на большие коды, скорость остаётся приемлемой. Правда, для по-настоящему больших кодов одного чипа не хватит — понадобится либо чип размером с обеденный стол, либо несколько чипов, соединённых скоростной шиной. Авторы предлагают альтернативу: разрезать задачу на плоские слои, как режут торт, и обрабатывать каждый слой отдельно, а объёмные куски отправлять в быструю память.
Такой подход экономит ресурсы и позволяет декодеру работать даже там, где чипы холодные. Ведь квантовые процессоры живут в холодильниках, и чем ближе к ним электроника, тем меньше проводов и шума. Snowflake уже умеет считать уровень своей уверенности в каждом решении — почти без затрат. Это как кассир, который не только выдаёт сдачу, но и говорит: «Я на 99% уверен, что ошибки не было».
Если удастся собрать кластер чипов или реализовать слоёную архитектуру, Snowflake может стать тем самым помощником, который держит шарики на карандашах — быстро, дёшево и без лишнего жара.
FPGA — это чип, который можно перепрограммировать прямо в устройстве. Один и тот же чип сегодня управляет камерой, а завтра — исправляет ошибки в квантовом компьютере.
В романе «Квантовый вор» Ханну Райаниеми вычисления идут на криогенных чипах, вмороженных в лёд, — как и в реальных квантовых компьютерах, где электроника охлаждается до сверхнизких температур.