- Canada’s University of Waterloo, Perimeter Institute and Quantum Benchmark, and UK’s University College London and Phasecraft collaborate on quantum error correction, error suppression and error mitigation.
- Phasecraft is co-leading the project with University of Waterloo’s Institute for Quantum Computing (IQC) to benchmark noise, identify error mitigation and correction techniques with Quantum Benchmark software and finetune application performance on industry-leading quantum computing hardware.
- The aim is to produce algorithms that can solve meaningful problems in materials science and molecular modeling on near-term quantum hardware.
Bristol and London, UK – 27 May 2021 - UK-based quantum software startup Phasecraft today begins a new project facilitated by Innovate UK to reduce noise and errors on near-term quantum hardware.
Phasecraft was awarded the project grant from UK Research and Innovation (UKRI), the UK’s innovation agency, and a team with internationally recognised academic and industry experts from the University of Waterloo’s Institute for Quantum Computing (IQC) and Perimeter Institute for Theoretical Physics in Canada and University College London in the UK. The institutes are three of the world-leading quantum computing research centres with strength in quantum error correction and fault-tolerant quantum computing. Canada-based startup Quantum Benchmark will contribute expertise and access to their industry-leading software system for error diagnostics and error suppression to improve and validate hardware performance for quantum computing applications.
Toby Cubitt, co-founder of Phasecraft: “This project collaboration aligns with Phasecraft’s mission to speed up the arrival of quantum advantage for industrially relevant problems, realising the potential of quantum computing faster. Applications on today’s quantum hardware are limited largely by ‘noise’ - errors occurring during a quantum computation, which quantum information is acutely sensitive to. As quantum hardware becomes more powerful, the limiting factor for seeing useful applications in quantum computing will come down to developing new ways to build noise mitigation into the software and algorithms that make use of these increasingly powerful quantum computers.”
Raymond Laflamme, faculty member at IQC and in the University of Waterloo’s Department of Physics and Astronomy: “Quantum simulation and quantum computation have transformational potential for many fields of industry and research. However, quantum processors are not yet capable of practical tasks due to the debilitating effects of noise. Much research has been done to make general quantum processors fault-tolerant, but the overheads in resources are prohibitive for current devices. That is why we need to develop techniques to mitigate rather than fully correct errors in order to squeeze the best performance out of state-of-the-art quantum processors.
Joseph Emerson, CEO and Chief Scientist at Quantum Benchmark: “This collaboration presents an important opportunity for these world-class researchers to achieve dramatically enhanced quantum computing capabilities through our state-of-the-art error diagnostic and error suppression software tools. For now and the foreseeable future, native quantum hardware, on its own, is incapable of delivering any quantum advantage (over conventional computing) due to performance-limiting hardware errors. We are pleased to see the growing recognition that our error diagnostic and suppression technology is mission-critical to achieving the breakthrough capabilities promised by quantum computing.”
The multi-phased project will:
- Benchmark noise and diagnose dominant errors on quantum hardware platforms
- Develop new error-resilient algorithms that can be implemented on NISQ (noisy, intermediate-scale, quantum) hardware where full fault-tolerance is beyond reach.
- Integrate error diagnostics, error suppression and error mitigation with algorithm design: algorithms designed around accurate hardware error models with error mitigation and error suppression customized to industrially-relevant applications and algorithms.
- Develop a feedback and refinement loop to refine error modelling, error mitigation, algorithm design and implementation on hardware.
- Demonstrate and validate desired performance for use cases on near-term quantum hardware.
Michael Vasmer, Postdoctoral Research Fellow at Perimeter Institute for Theoretical Physics: “Quantum technology has matured to the point where researchers now have excellent control over the elementary building blocks of a quantum computer: quantum bits (qubits). Unfortunately, state-of-the-art quantum processors still suffer from errors caused by unwanted interaction of the fragile qubits with their environment. Developing robust implementations of quantum algorithms is therefore essential for demonstrating the usefulness of near-term quantum computers.”
Nikolas P. Breuckmann, Research Fellow at University College London: “We plan to characterise the noise present in state-of-the-art quantum processors and use this information to tailor error correction and error mitigation strategies to particular hardware platforms and particular commercially important applications. This is essential as different qubit technologies have various strengths and weaknesses, and different applications are sensitive to different types of error.”
Ashley Montanaro, co-founder of Phasecraft: “We are developing robust quantum algorithm implementations that can run successfully on today’s error-prone quantum processors. Building a feedback loop for testing and optimising on specific devices has the potential to speed the timeline towards quantum advantage for industrially relevant problems, such as the simulation of quantum systems for materials science and molecular modelling.”
Roger McKinley, Challenge Director for Quantum Technologies at UK Research and Innovation: “This is a great project of commercial as well scientific relevance in the hands of an outstanding team made up of UK and Canadian companies and universities. It exemplifies the many guises of quantum collaboration we seek to encourage.”
Phasecraft has world-leading expertise in designing error-resilient algorithms for near-term quantum computing hardware, and has partnerships enabling access to all three of the leading superconducting circuit hardware platforms from Google, Rigetti and IBM. Phasecraft’s partnerships allow the project team to conduct small-scale experiments and large-scale demonstrations on start-of-the-art quantum hardware to advance meaningful quantum applications.
Quantum Benchmark is a leading software solution provider that enables error characterization, error suppression, error correction, and performance validation for quantum computing hardware. Quantum Benchmark is led by a team of the world's top research scientists and engineers in quantum computing with the mission of enabling quantum computers to solve real-world problems.
About Phasecraft
Phasecraft is taking quantum theory from research to reality, faster. Phasecraft was founded in 2019 by Toby Cubitt, Ashley Montanaro and John Morton, expert quantum scientists who have spent decades leading top research teams at UCL and the University of Bristol. Phasecraft collaborates with leading quantum hardware companies, including Google, IBM and Rigetti, academic and industry leaders, to develop high-efficiency software that evolves quantum computing from experimental demonstrations to useful applications. Learn more: www.phasecraft.io
Phasecraft amorce un projet d’Innovate UK et du Canada pour évaluer et contourner le bruit et les erreurs dans des appareils quantiques disponibles à court terme
- L’Université de Waterloo, l’Institut Périmètre et Quantum Benchmark, au Canada, de même que le Collège universitaire de Londres et Phasecraft, au Royaume-Uni, collaborent à un projet de correction, de suppression et de mitigation des erreurs quantiques.
- Phasecraft codirige le projet avec l’Institut d’informatique quantique (IQC) de l’Université de Waterloo. Ce projet consiste à évaluer le bruit et à trouver des techniques de mitigation et de correction des erreurs avec un logiciel de Quantum Benchmark, de même qu’à améliorer les performances d’applications dans des ordinateurs quantiques de pointe actuellement disponibles.
- Le but visé est de produire des algorithmes capables de résoudre des problèmes concrets en science des matériaux et modélisation moléculaire, à l’aide d’ordinateurs quantiques disponibles à court terme.
Bristol et Londres, Royaume-Uni, le 27 mai 2021 — Phasecraft, jeune pousse britannique dans le domaine des logiciels quantiques, amorce aujourd’hui un nouveau projet financé par Innovate UK pour réduire le bruit et les erreurs dans des appareils quantiques disponibles à court terme.
Phasecraft a obtenu pour ce projet une subvention de UKRI (UK Research and Innovation – Recherche et innovation Royaume-Uni), l’agence du Royaume-Uni pour l’innovation, avec une équipe d’experts universitaires et industriels de renommée mondiale appartenant à l’Institut d’informatique quantique (IQC) de l’Université de Waterloo et à l’Institut Périmètre de physique théorique au Canada, de même qu’au Collège universitaire de Londres au Royaume-Uni. Ces 3 instituts, qui sont à l’avant-garde de la recherche en informatique quantique, possèdent une expertise en correction des erreurs quantiques et en calcul quantique insensible aux défaillances. La jeune pousse canadienne Quantum Benchmark fournira son expertise et son logiciel de pointe pour le diagnostic et la suppression d’erreurs, afin d’améliorer et de valider les performances du matériel dans des applications de calcul quantique.
Toby Cubitt, cofondateur de Phasecraft : « Ce projet en collaboration s’inscrit dans la mission de Phasecraft d’accélérer l’avènement de l’avantage quantique pour des problèmes qui intéressent l’industrie, et ainsi concrétiser plus tôt le potentiel de l’informatique quantique. Les applications des ordinateurs quantiques actuels sont limitées en grande partie par le « bruit » — des erreurs qui surviennent pendant un calcul quantique et auxquelles l’information quantique est très sensible. À mesure que le matériel quantique deviendra plus puissant, le facteur limitant d’applications utiles de l’informatique quantique sera associé à la capacité d’inclure dans les logiciels et les algorithmes de nouveaux moyens d’atténuer les effets du bruit. » [traduction]
Raymond Laflamme, professeur à l’IQC ainsi qu’au Département de physique et d’astronomie de l’Université de Waterloo : « La simulation et le calcul quantiques ont un potentiel révolutionnaire pour de nombreux secteurs de l’industrie et de la recherche. Par contre, les processeurs quantiques ne sont pas encore capables d’exécuter des tâches utiles, à cause des effets incapacitants du bruit. Beaucoup de recherches ont été menées pour rendre les processeurs quantiques généraux insensibles aux défaillances, mais la quantité de ressources que cela exige avec les appareils actuels est prohibitive. C’est pourquoi nous avons besoin de mettre au point des techniques visant à atténuer plutôt que pleinement corriger les erreurs, afin de tirer les meilleures performances possibles des processeurs quantiques actuels. » [traduction]
Joseph Emerson, PDG et directeur scientifique de Quantum Benchmark : « Ce projet constitue une occasion importante pour ces chercheurs de classe mondiale d’améliorer de façon spectaculaire les possibilités de l’informatique quantique grâce à nos outils logiciels à la fine pointe du progrès en matière de diagnostic et de suppression d’erreurs. Pour le moment et dans un avenir prévisible, le matériel quantique ne peut à lui seul procurer un avantage quantique (par rapport à l’informatique traditionnelle), en raison des erreurs physiques qui limitent les performances. Nous sommes heureux de constater la reconnaissance de plus en plus grande du fait que notre technologie de diagnostic et de suppression d’erreurs est cruciale pour réaliser les percées promises par l’informatique quantique. » [traduction]
Ce projet en plusieurs phases comportera les étapes suivantes :
- évaluation du bruit et diagnostic des principales erreurs dans les environnements matériels quantiques;
- élaboration de nouveaux algorithmes résilients pouvant être mis en œuvre dans un ordinateur quantique bruyant de taille intermédiaire qui ne peut pas être totalement insensible aux défaillances;
- intégration du diagnostic, de la suppression et de la mitigation des erreurs dans la conception des algorithmes; conception d’algorithmes autour de modèles exacts d’erreurs physiques, avec des mécanismes de mitigation et de suppression d’erreurs adaptés à des applications et algorithmes utiles en pratique;
- élaboration d’une boucle de rétroaction, afin d’améliorer la modélisation et la mitigation des erreurs, ainsi que la conception et la mise en œuvre des algorithmes;
- démonstration et validation des performances souhaitées dans des cas d’utilisation de dispositifs quantiques disponibles à court terme.
Michael Vasmer, postdoctorant à l’Institut Périmètre de physique théorique : « La technologie quantique a mûri au point où les chercheurs ont maintenant une excellente maîtrise des bits quantiques (qubits), qui sont les unités élémentaires d’un ordinateur quantique. Malheureusement, les processeurs quantiques actuels subissent encore des erreurs dues à des interactions indésirables entre les fragiles qubits et leur environnement. Il est donc essentiel de réaliser une mise en œuvre robuste des algorithmes pour pouvoir démontrer l’utilité des ordinateurs quantiques disponibles à court terme. » [traduction]
Nikolas P. Breuckmann, chercheur au Collège universitaire de Londres : « Nous comptons caractériser le bruit présent dans les processeurs quantiques actuels et utiliser cette information pour ajuster les stratégies de correction et de mitigation d’erreurs à chaque environnement matériel et aux applications particulièrement importantes sur le plan commercial. Cela est essentiel car les différentes technologies de qubits ont chacune leurs forces et leurs faiblesses, et que chaque application est sensible à différents types d’erreur. » [traduction]
Ashley Montanaro, cofondateur de Phasecraft : « Nous élaborons une mise en œuvre robuste des algorithmes, afin qu’ils puissent s’exécuter avec succès malgré les erreurs des processeurs quantiques actuels. La création d’une boucle de test, de rétroaction et d’optimisation pour des appareils spécifiques pourrait accélérer l’obtention d’un avantage quantique dans le cas de problèmes pertinents pour l’industrie, par exemple la simulation de systèmes quantiques en science des matériaux et en modélisation moléculaire. » [traduction]
Roger McKinley, directeur, défis des technologies quantiques, Recherche et innovation Royaume-Uni : « Il s’agit d’un projet formidable, pertinent sur les plans commercial et scientifique, mis entre les mains d’une équipe exceptionnelle d’entreprises et universités britanniques et canadiennes. Ce projet illustre les nombreux aspects de la collaboration quantique que nous souhaitons encourager. » [traduction]
Phasecraft est un chef de file mondial de la conception d’algorithmes insensibles aux défaillances pour des ordinateurs quantiques disponibles à court terme. Il a des partenaires qui lui donnent accès aux 3 principaux environnements à circuits supraconducteurs mis au point par Google, Rigetti et IBM. Les partenariats conclus par Phasecraft permettent à l’équipe du projet de mener des expériences à petite échelle et des démonstrations à grande échelle sur du matériel quantique actuel, afin de faire progresser des applications quantiques utiles.
Quantum Benchmark est un chef de file dans le domaine des logiciels de caractérisation, suppression et correction d’erreurs ainsi que de validation des performances d’ordinateurs quantiques. Cette entreprise est dirigée par une équipe formée de chercheurs et ingénieurs en informatique quantique parmi les meilleurs au monde. Elle s’est donné pour mission de faire en sorte que des ordinateurs quantiques puissent résoudre des problèmes concrets.
À propos de Phasecraft
Phasecraft accélère le passage de la théorie à la réalité en physique quantique. Cette entreprise a été fondée en 2019 par Toby Cubitt, Ashley Montanaro et John Morton, experts en physique quantique qui ont passé des décennies à la tête d’équipes scientifiques de premier plan au Collège universitaire de Londres et à l’Université de Bristol. Phasecraft collabore avec de grands constructeurs d’ordinateurs quantiques, dont Google, IBM et Rigetti, ainsi qu’avec des chefs de file des milieux universitaire et industriel, pour mettre au point des logiciels très efficaces qui font passer l’informatique quantique de démonstrations expérimentales à des applications utiles. Pour en savoir plus : www.phasecraft.io