Dokazuje to experiment vedený Michaelem Devorettem z Yale University
Co jsou to qubity?
Přicházejí informace v klasickém počítačive formě bitů odpovídajících jedničkám nebo nulám. V kvantovém počítání je uložen ve speciálních zařízeních s kvantovými vlastnostmi, které jsou známé jako kvantové bity nebo „qubity“.
Zařízení IBM 7 Qubit. Foto: Flickr
V laboratoři na Yale Universityjsou vytvořeny ze supravodivých obvodů chlazených na teploty 100krát nižší než ve vesmíru. Každý qubit představuje jedničku nebo nulu, nebo kupodivu jedničku i nulu zároveň. Tento „kvantový paralelismus“ je jednou z vlastností, která umožňuje kvantovým počítačům provádět výpočty. Potenciálně – o několik řádů rychleji, než je možné na klasických superpočítačích.
Jaký je problém s kvantovým počítáním?
Kvantové systémy jsou však křehké. Pronásleduje je základní fenomén dekoherence – proces, při kterém informace uložené v qubitech rychle ztrácejí své kvantové vlastnosti v důsledku jejich interakce s okolím. Jednoduše řečeno, jakékoli rušení z vnějšího prostředí narušuje provoz takových systémů a znemožňuje je. To zabraňuje tomu, aby byly kvantové počítače implementovány všude.
Řešení existuje, ale není tak jednoduché
Kvantová oprava chyb, což je teoretickyobjevený v roce 1995, nabízí prostředky k boji proti této dekoherenci. Chrání kvantový bit informací tím, že je zakóduje do většího systému, než je obecně nutné k reprezentaci jednoho qubitu.
Procesor IBM 16 Qubit. Foto: Flickr
Tento větší systém však má vlivprostředí je ještě agresivnější a kódovaný qubit je křehčí. Kvůli tomuto efektu a komplikacím spojeným s dalšími součástmi opravy chyb tento proces v praxi neprodloužil životnost kvantového bitu. Výzkumníci říkají, že ve skutečnosti je porušení i s neopraveným qubitem vzácná událost. Na rozdíl od teoretických slibů ve většině experimentů korekce chyb urychluje dekoherenci kvantové informace.
Co vědci udělali?
Během experimentu vědci poprvé ukázaliže zvyšující se redundance systému, aktivní detekce a korekce kvantových chyb zajistily zvýšenou stabilitu kvantové informace. „Náš experiment dokazuje, že kvantová korekce chyb je skutečným praktickým nástrojem. To je víc než pouhá ukázka principu,“ vysvětluje fyzik.
Skupině vědců se podařilo více než zdvojnásobit životnost kvantové informace. Jejich qubit pro opravu chyb trval 1,8 milisekundy – v kvantovém počítání se vše děje rychle.
Dosáhli výsledků pomocí kódusoftware pro opravu chyb, který byl vynalezen v roce 2001. „Ano, v našem oboru dochází k prodlevám mezi teoretickými návrhy a jejich praktickou realizací,“ vysvětluje Michael Devorette.
Ilustrace qubitů. Kredit: Yale University
Uvedl to Vladimír Sivák, hlavní autor článkuVýkonu bylo částečně dosaženo použitím agenta strojového učení. Upravil proces opravy chyb, aby zlepšil výsledek.
"Neexistuje jediný průlom, který by to dokázal."nám umožnil získat tento výsledek. Ve skutečnosti jde o kombinaci různých technologií vyvinutých v průběhu posledních let. V spojili jsme tento experiment, vysvětlil student v Devoretově laboratoři, nyní výzkumník Google.
Proč je to tak důležité?
Praktický úspěch kvantového počítání budezávisí na schopnosti vytvářet extrémně kvalitní kvantové bity pomocí kvantové korekce chyb. Nový experiment potvrzuje základní předpoklad o kvantovém počítání; Zdvojnásobením životnosti qubitu výzkumníci prokázali klíčovou teorii v kvantové fyzice. "To je velmi povzbudivé," uzavírají autoři studie.
Přečtěte si více:
Našli způsob, jak snížit hladinu cukru v krvi bez injekcí inzulínu
Vědci se domnívají, že tvar vesmíru není takový, jak si každý myslí
Vrtulník NASA ukázal západ slunce na Marsu. Nevypadá jako země.
Obrázek na obálce: geralt