Hataları tespit etmek için birden fazla kuantum biti tek bir 'mantıksal kübit'te birleştirildi
Bilim adamları, bir kuantum bilgisayar için kuantum bitleri olarak hizmet eden iterbiyum iyonlarını yakalamak için bir çip (gösterilmiştir) kullandılar.
Hatalar olur - özellikle kuantum bilgisayarlarda. Makineleri oluşturan kırılgan kuantum bitleri veya kübitler, herkesin bildiği gibi hataya açıktır, ancak şimdi bilim adamları, flubları düzeltebileceklerini göstermiştir.
Kuantum mekaniğinin kurallarını kullanan bilgisayarlar, standart bilgisayarlar için erişilemeyecek kadar uzak hesaplamalar yapma konusunda umut vaat ediyor ( SN: 6/29/17 ). Ancak bilgisayarların hatalarını düzeltecek bir mekanizma olmadan , bir kuantum bilgisayarının tükürdüğü cevaplar saçma sapan olabilir ( SN: 6/22/20 ).
Araştırmacılar 4 Ekim'de Nature'da çok sayıda kübitin gücünü tek bir kübitte birleştirmek hata sorunlarını çözebilir . Bilim adamları, mantıksal kübit adı verilen tek bir gelişmiş kübit yapmak için dokuz kübit kullandılar; bu, yapıldığı tek tek kübitlerin aksine, hataları kontrol etmek için incelenebilir.
Yeni çalışmada yer almayan İngiltere, Brighton'daki Sussex Üniversitesi'nden kuantum fizikçisi Winfried Hensinger, “Bu, büyük ölçekli bir kuantum bilgisayar inşa etme yolunda önemli bir gösteri” diyor.
Hensinger, yine de bu yolun uzun olduğunu söylüyor. Karmaşık hesaplamalar yapmak için bilim adamlarının makinelerdeki kübit sayısını önemli ölçüde artırması gerekecek. Ancak şimdi bilim adamları hataları kontrol altında tutabileceklerini gösterdiklerine göre, "bizi temelde yararlı bir kuantum bilgisayar inşa etmemizi engelleyen hiçbir şey yok" diyor.
Mantıksal bir kübitte bilgi gereksiz olarak depolanır. Bu, araştırmacıların verilerdeki hataları kontrol etmelerini ve düzeltmelerini sağlar. Yeni araştırmaya dahil olmayan Chicago Üniversitesi'nden kuantum fizikçisi David Schuster, “Bir parçası kaybolursa, onu Voldemort gibi diğer parçalardan yeniden oluşturabilirsiniz” diyor. ( Harry Potter kötü adamı, ruhunu Hortkuluk adı verilen birçok nesnede saklayarak güvende tuttu.)
Yeni çalışmada, verilerindeki hataları tanımlamak için mantıksal kübit ile arayüzlenen dört ek, yardımcı kübit. Geleceğin kuantum bilgisayarları, orijinal, hatalı kübitler yerine mantıksal kübitler kullanarak hesaplamalar yapabilir ve ortaya çıkan hataları tekrar tekrar kontrol edip düzeltebilir.
Mantıksal kübitlerini yapmak için araştırmacılar, Bacon-Shor kodu adı verilen bir teknik kullandılar ve bunu, lazerlerle manipüle edilen bir vakum içindeki iyon tutucu bir çipin üzerinde uçan iterbiyum iyonlarından yapılmış kübitlere uyguladılar. Araştırmacılar ayrıca, hataların kontrolsüz bir şekilde çoğalmaması için "hata toleransı" olarak bilinen işlem dizileri tasarladılar.
College Park ve Duke Üniversitesi'ndeki Maryland Üniversitesi'nden kuantum fizikçisi Christopher Monroe, bu çabalar sayesinde yeni mantıksal kübitin, onu oluşturan en kusurlu bileşenlerden daha düşük bir hata oranına sahip olduğunu söylüyor.
Ancak ekip, hata düzeltme için öngörülen tüm süreci tam olarak tamamlamadı. Bilgisayar ortaya çıkan hataları tespit ederken, araştırmacılar hataları düzeltmedi ve hesaplamaya devam etti. Bunun yerine, bilgisayar tamamlandıktan sonra hataları düzelttiler. Tam teşekküllü bir örnekte, bilim adamları hataları anında tespit edip düzelteceklerdi.
Kuantum hata düzeltmesini göstermek, kullanışlı kuantum bilgisayarlar oluşturmak için bir zorunluluktur. Schuster, “[nükleer] fisyonla kritikliğe ulaşmak gibi” diyor. 1942'de bu nükleer bilim engeli bir kez aşıldığında, nükleer güç ve atom bombası gibi teknolojilere yol açtı ( SN: 11/29/17 ).
Kuantum bilgisayarlar giderek pratik kullanışlılığa yaklaştıkça şirketler cihazlara yatırım yapıyor. IBM , Google ve Intel gibi teknoloji şirketleri büyük kuantum hesaplama çalışmalarına ev sahipliği yapıyor. 1 Ekim'de, Monroe tarafından ortaklaşa kurulan ve IonQ adlı bir kuantum bilgisayar şirketi halka açıldı ; Monroe , New York Menkul Kıymetler Borsası açılış zilini çalmak için bir yolculuğa çıkarken Science News ile konuştu .
Yine Duke Üniversitesi'nde kuantum mühendisi olan ortak yazar Kenneth Brown, yeni sonucun tam teşekküllü kuantum hata düzeltmesinin neredeyse burada olduğunu gösteriyor. "Gerçekten tüm parçaları bir araya getirebileceğimizi ve tüm adımları atabileceğimizi gösteriyor."
