IBM in den USA entdeckt 465 Quantenfehlerkorrekturcodes mithilfe des KI-Frameworks OpenEvolve

de.wedoany.com-Bericht: IBM Research hat das quelloffene evolutionäre KI-Framework OpenEvolve entwickelt. Dieses basiert auf einem von großen Sprachmodellen gesteuerten evolutionären Algorithmus, der in der Lage ist, in einem riesigen Raum algebraischer Ausdrücke schnell nach praktikablen Quantenfehlerkorrekturcodes zu suchen. Die Suche nach Quantenfehlerkorrekturcodes ist ein entscheidender Engpass auf dem Weg zur praktischen Nutzung des Quantencomputings. Der mögliche Raum algebraischer Formeln ist enorm, und herkömmliche Methoden sind zeitaufwändig und ressourcenintensiv.

Das OpenEvolve-Framework stellt eine bidirektionale Interaktion zwischen klassischer KI und Quantencomputing her. Es nutzt große Sprachmodelle, um Hypothesen zu algebraischen Ausdrücken zu generieren, die als Grundlage für Kandidaten-Fehlerkorrekturcodes dienen können. Das Forschungsteam testete das Framework anhand von Bivariate-Bicycle-Codes (BB-Codes). Diese Art von Quanten-Low-Density-Parity-Check-Codes (qLDPC) ist ein Schwerpunkt auf der Roadmap von IBM zur fehlertoleranten Quanteninformatik. Durch evolutionäre Läufe entdeckte OpenEvolve 465 neue Quantenfehlerkorrekturcodes. Diese Codes werden im Format [[n, k, d]] bewertet, wobei n die Anzahl der physikalischen Qubits, k die Anzahl der logischen Qubits und d die Fehlertoleranzdistanz darstellt.

Unter den entdeckten Codes bietet die Struktur [[288,50,8]] 50 logische Qubits und bricht damit den bisherigen Rekord von maximal 16 logischen Qubits in dieser Codefamilie (trotz der geringeren Distanz d). Die Struktur [[72,4,8]] benötigt nur 72 physikalische Qubits und könnte auf kurzfristig verfügbarer Quantenhardware leichter zu realisieren sein. Die Strukturen [[288,16,12]] und [[360,12,≤24]] bieten vergleichsweise ausgewogene Kandidaten und sind konkurrenzfähig zum von IBM intensiv erforschten „Gross-Code“ [[144,12,12]]. Das Forschungsteam erklärte, dass, obwohl die Leistung dieser KI-generierten Codes in realen physikalischen Architekturen weiter evaluiert werden müsse, OpenEvolve eine hochgradig praktikable Methode zur Erkundung des riesigen Raums algebraischer Codes etabliert habe. IBM Research hat das Framework vollständig auf GitHub als Open Source veröffentlicht und ermutigt die globale Quantenforschungsgemeinschaft zur Nutzung und Erweiterung. Die Forschungsergebnisse wurden im Blog von IBM Research sowie auf arXiv veröffentlicht.

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