Това доказва експеримент, ръководен от Майкъл Деворет от университета Йейл
Какво представляват кубитите?
Информацията в класическото изчисление идвапод формата на битове, съответстващи на единици или нули. В квантовите изчисления той се съхранява в специални устройства с квантови свойства, които са известни като квантови битове или „кубити“.
IBM 7 Qubit устройство. Снимка: Flickr
В лаборатория на Йейлския университетте са създадени от свръхпроводящи вериги, охладени до температури 100 пъти по-ниски от тези в космоса. Всеки кубит представлява едно или нула, или, колкото и да е странно, едно и нула едновременно. Този „квантов паралелизъм“ е едно от свойствата, което позволява на квантовите компютри да извършват изчисления. Потенциално - няколко порядъка по-бързо, отколкото е възможно на класическите суперкомпютри.
Какъв е проблемът с квантовите изчисления?
Квантовите системи обаче са крехки. Те са преследвани от фундаменталния феномен на декохерентността - процес, при който информацията, съхранена в кубитите, бързо губи своите квантови свойства в резултат на взаимодействието им с околната среда. С прости думи, всяка намеса от външната среда пречи на работата на такива системи, което ги прави невъзможни. Това не позволява квантовите компютри да бъдат внедрени навсякъде.
Има решение, но не е толкова просто
Квантова корекция на грешката, която е теоретичнооткрит през 1995 г., предлага средство за борба с тази декохерентност. Той защитава квантов бит информация, като го кодира в система, по-голяма от обикновено необходимата за представяне на един кубит.
Процесор IBM 16 Qubit. Снимка: Flickr
Тази по-голяма система обаче оказва влияниеоколната среда е още по-агресивна, а кодираният кубит е по-крехък. Поради този ефект и усложненията, свързани с допълнителните компоненти за коригиране на грешки, този процес не удължи живота на квантовия бит на практика. Изследователите казват, че всъщност разбиването дори с некоригиран кубит е рядко събитие. Противно на теоретичните обещания, в повечето експерименти корекцията на грешките ускорява декохерентността на квантовата информация.
Какво са направили учените?
По време на експеримента учените показаха за първи пътче увеличаването на излишъка на системата, активното откриване и коригиране на квантовите грешки гарантира повишена стабилност на квантовата информация. „Нашият експеримент доказва, че квантовата корекция на грешки е реален, практичен инструмент. Това е повече от просто демонстрация на принципа“, обяснява физикът.
Група учени успяха да удвоят живота на квантовата информация повече от два пъти. Техният кубит за коригиране на грешки продължи 1,8 милисекунди - в квантовите изчисления всичко се случва бързо.
Те постигнаха резултати с помощта на кодсофтуер за коригиране на грешки, който е изобретен през 2001 г. „Да, в нашата област има закъснения между теоретичните предложения и тяхното практическо прилагане“, обяснява Майкъл Деворет.
Илюстрация на кубити. Кредит: Университет Йейл
Това заяви водещият автор на статията Владимир СивакПроизводителността беше частично постигната чрез използването на агент за машинно обучение. Той персонализира процеса на коригиране на грешки, за да подобри резултата.
„Няма нито един такъв пробивни позволи да получим този резултат. Всъщност това е комбинация от различни технологии, разработени през последните няколко години. Ние комбинирахме в този експеримент, обясни студент в лабораторията на Деворет, сега изследовател на Google.
Защо е толкова важно?
Практическият успех на квантовите изчисления ще бъдезависят от способността за създаване на изключително висококачествени квантови битове, използвайки квантова корекция на грешки. Нов експеримент потвърждава крайъгълен камък предположение за квантовите изчисления; Чрез удвояване на живота на един кубит, изследователите са доказали ключова теория в квантовата физика. „Това е много обнадеждаващо“, заключават авторите на изследването.
Прочетете още:
Откриха начин за понижаване на кръвната захар без инсулинови инжекции
Учените смятат, че формата на Вселената не е това, което всички си мислят
Хеликоптер на НАСА показа залез на Марс. Не прилича на земя.
Илюстрация на корицата: geralt