Форензика квантового чипа снаружи: нашли скрытый дефект, который не публикует вендор

Инженеры квантовых компаний борются с шумом своих процессоров. Мы сделали наоборот: превратили шум в объект исследования. За август—сентябрь мы сняли на Rigetti Cepheus-1-108Q более 146 000 измерений по собственному детекторному протоколу — все 101 рабочий кубит возбуждаются и одновременно слушают, что происходит с чипом. Насколько нам известно, это первая публичная независимая «форензика» облачного квантового процессора, сделанная обычным пользователем снаружи, без какого-либо доступа к железу.

Находка 1: скрытый дефект

Хвост распределения оказался в 21 раз жирнее, чем допускает статистика независимых событий: десятки измерений, где половина чипа сбоила одновременно. Раскрутка привела к группе кубитов q30–q42, которые глючат синхронно — общая линия считывания. В публичных калибровках вендора этого дефекта нет. Более того, он эпизодический: после плановой перекалибровки патология исчезла — чип нестационарен на масштабе часов, и это важно для всех, кто на нём считает.

Находка 2: карта скрытой разводки

По корреляциям между 5 050 парами кубитов мы восстановили внутреннюю архитектуру чипа: какие кубиты сидят на общих трактах — включая дальние пары, никак не связанные на официальной схеме связности. Реверс-инжиниринг топологии процессора по его собственному шуму, снаружи, через облако.

Находка 3: время жизни сбоя

Эпизоды коррелированных сбоев на этом чипе живут 2.0 ± 0.4 миллисекунды. Для сравнения: у Google на чистом алюминии рой квазичастиц после удара космической частицы жил ~25 мс, у китайской группы с ловушками квазичастиц — ~0.1 мс. Наша цифра для Cepheus-1-108Q публикуется впервые.

Бонус: проверили саму квантовую механику

Заодно мы прогнали на этом же чипе тест Белла (неравенство CHSH, Нобелевская премия 2022 года): S = 2.06–2.09 при классическом пределе 2 и квантовом потолке 2.828. Классика нарушена, потолок цел — мир в основе своей не классический, и мы проверили это своими руками за пару долларов.

Исходные данные и ID работ

Железо: Rigetti Cepheus-1-108Q, 101 рабочий кубит. Протоколы: детектор всплесков (RX(π) → DELAY 12.8 мкс → MEASURE, 90 000 шотов), контроль |0⟩ (10 000 шотов), interleave сигнал+контроль в одном шоте (46 000 шотов), тест Белла CHSH.

Датасеты: детектор 90k · контроль · interleave-1 · interleave-2 · CHSH · манифест работ