اندازه خطای کامپیوتر کوانتومی از مجموع قطعات آن کم تر است - مجله گرافیک

به گزارش گروه دانشگاه خبرنگاران، آزمایش های اخیر نشان می دهد کامپیوتر های کوانتومی می توانند از مجموع قطعات خود بهتر باشند. بررسی های انجام شده در دانشگاه مریلند ثابت می کند که ترکیب قطعات کامپیوتر کوانتومی لزوماً به معنی ترکیب مقدار خطای آن ها نیست.

گروه کریستوفر مونرو به این نتیجه رسیده اند که ما می توانیم به نتایج کامپیوتر های کوانتومی حتی زمانی که قطعاتی از آن خراب می شوند، اعتماد کنیم. آن ها برای اولین بار در آزمایشی نشان دادند که مجموعه ای از قطعات سامانه محاسبه کوانتومی می تواند بهتر از بدترین قطعات مورد استفاده در ساخت آن باشد. در مقاله ای که آن ها در مجله نیچر منتشر کردند، این تیم تحقیقاتی چگونگی انجام این کار مهم را در راستا ساخت کامپیوتر های کوانتومی قابل اعتماد و کاربردی به اشتراک گذاشتند.

پژوهشگران در آزمایش خود چندین کیوبیت را ترکیب کردند، به طوری که آن ها با هم به نام یک واحد به نام کیوبیت منطقی عمل کردند. این کیوبیت منطقی براساس یک کد تصحیح خطای کوانتومی ایجاد شده بود تا برخلاف کیوبیت های فیزیکی منفرد، خطا ها به راحتی قابل تشخیص و اصلاح شوند و آن ها را مقاوم در برابر خطا کنند.

مونرو، که همچنین عضو مرکز مشترک اطلاعات کوانتومی و علوم کامپیوتر و استاد پارک کالج در گروه فیزیک در دانشگاه مریلند است، می گوید: کیوبیت هایی که از یون های اتمی یکسان تشکیل شده اند، به تنهایی بسیار پاک هستند. با این حال، در برخی موارد، هنگامی که کیوبیت ها و همچنین عملیات زیادی مورد نیاز است، خطا ها باید بیشتر کاهش یابد. زیبایی کد های تصحیح خطا برای یون های اتمی این است که می توانند بسیار کارآمد بوده و از طریق کنترل های نرم افزاری به صورت انعطاف پذیر فعال شوند.

این برای اولین بار است که یک کیوبیت منطقی نسبت به مرحله ای که خطا الزاما در آن وجود دارد، از قابلیت اطمینان بیشتری برخوردار است. با وجود این که شش عملیات کوانتومی که به طور جداگانه انتظار می رود تنها در حدود 98.9 از زمان کار کنند، این تیم تحقیقاتی توانست کیوبیت منطقی را در حالت اولیه خود قرار دهد و آن را در 99.4 درصد از زمان به کار گیرد.

این ممکن است تفاوت چندانی به نظر نرسد، اما مرحله ای مهم در تلاش برای ساخت کامپیوتر های کوانتومی بسیار بزرگتر است.

این نتایج با استفاده از سیستم تله یون تیم تحقیقاتی مونرو در UMD به دست آمد که از حداکثر 32 اتم شارژ باردار یون ها استفاده می کند که با لیزر خنک می شوند و بر الکترود های روی تراشه معلق می شوند. هر یون با استفاده از لیزر به نام کیوبیت عمل می کند.

مونرو می گوید: ما 32 پرتو لیزر داریم و اتم ها مانند اردک های پشت سر هم هستند. هر کدام دارای پرتو لیزر کاملاً قابل کنترل خود هستند. من به این فکر می کنم که اتم ها یک سیم خطی تشکیل می دهند و ما آن را مانند یک سیم گیتار می چینیم، این واحد پردازش مرکزی ما است.