Nvidia выложила ИИ‑модуль для предобработки квантовых ошибок

Nvidia выложила в открытый репозиторий код и инструменты обучения для Ising Decoder ColorCode 1 Fast — нейросетевого модуля, который предварительно обрабатывает локальные сигналы квантовых ошибок и передаёт их классическому декодеру Chromobius. Компания приводит результаты симуляции, в которой связка нейросети и Chromobius показала снижение частоты логических ошибок в 347,7 раза и ускорение обработки сигналов в 7,3 раза по сравнению с использованием Chromobius в одиночку.

Модель представляет собой 17-слойную трёхмерную сверточную нейросеть примерно на 2,9 млн параметров с полем охвата 13. Для обучения использовались входные массивы размером 13×13×19. Модуль не предназначен для самостоятельного декодирования: он сокращает количество локальных сигналов об ошибках и передаёт уплотнённую, разреженную карту ошибочных мест классическому декодеру Chromobius, что уменьшает объём работы основного алгоритма.

Симуляции проводились на модели квантовой памяти с кодовым расстоянием 31 и физической частотой ошибок 0,3%. Nvidia отмечает, что эффект от связки растёт с увеличением кодового расстояния. В отчёте указано, что нейросеть запускали на системе DGX GB300 с GPU, а Chromobius — на процессоре Grace Neoverse‑V2, поэтому часть ускорения связана с аппаратной разницей между GPU и CPU.

Код и рецепты обучения опубликованы под лицензией Apache 2.0. Публикация дополняет семейство открытых моделей Ising, которое компания представила в апреле и которое включает инструменты для калибровки квантовых устройств и коррекции ошибок.

Квантовая коррекция ошибок позволяет объединять множество нестабильных физических кубитов в более надёжные логические кубиты. Декодеры анализируют результаты контрольных измерений и определяют, какие ошибки нужно исправить. Поверхностные коды часто применяют для хранения информации из‑за относительно высокого порога ошибок и простоты декодирования. Цветовые коды дают преимущества при выполнении отдельных логических операций, но генерируют более сложные сигналы об ошибках, которые труднее обрабатывать в реальном времени. Nvidia указывает, что Ising Decoder ColorCode 1 Fast предназначен для сокращения объёма сигнала, передаваемого основному декодеру.

Результаты, представленные компанией, получены в симуляции на синтетических данных, а не на действующем квантовом процессоре; поведение алгоритма на реальном оборудовании и при других уровнях шума может отличаться. Параллельно другие компании публикуют дорожные карты и инструменты для создания отказоустойчивых квантовых систем; в июне один из крупных разработчиков обновил свою дорожную карту по созданию масштабного отказоустойчивого квантового компьютера к концу десятилетия.

Прямых цитат от разработчиков в публикации нет; технические детали и код доступны в репозитории Nvidia.