To dokazuje eksperiment koji je vodio Michael Devorette sa Sveučilišta Yale
Što su kubiti?
Informacije u klasičnom računalstvu dolazeu obliku bitova koji odgovaraju jedinicama ili nulama. U kvantnom računalstvu, pohranjuje se u posebnim uređajima s kvantnim svojstvima, koji su poznati kao kvantni bitovi ili "qubiti".
IBM 7 Qubit uređaj. Fotografija: Flickr
U laboratoriju na Sveučilištu Yalestvoreni su od supravodljivih krugova ohlađenih na temperature 100 puta niže nego u svemiru. Svaki qubit predstavlja jedan ili nulu, ili, čudno, i jedan i nulu u isto vrijeme. Ovaj "kvantni paralelizam" jedno je od svojstava koje kvantnim računalima omogućuje izvođenje izračuna. Potencijalno—nekoliko redova veličine brže nego što je to moguće na klasičnim superračunalima.
Koji je problem s kvantnim računalstvom?
Međutim, kvantni sustavi su krhki. Progoni ih temeljni fenomen dekoherencije - proces u kojem informacije pohranjene u kubitima brzo gube svoja kvantna svojstva kao rezultat njihove interakcije s okolinom. Jednostavnim riječima, svaka smetnja iz vanjskog okruženja ometa rad takvih sustava, čineći ih nemogućim. To sprječava svugdje implementaciju kvantnih računala.
Postoji rješenje, ali nije tako jednostavno
Kvantna korekcija pogreške, koja je teoretskiotkriven 1995., nudi sredstva za borbu protiv ove dekoherencije. Štiti kvantni bit informacija tako što ga kodira u veći sustav nego što je općenito potrebno za predstavljanje jednog qubita.
IBM 16 Qubit procesor. Fotografija: Flickr
Međutim, ovaj veći sustav ima utjecajokolina je još agresivnija, a kodirani qubit je osjetljiviji. Zbog ovog učinka i komplikacija povezanih s dodatnim komponentama za ispravljanje pogrešaka, ovaj proces nije produžio životni vijek kvantnog bita u praksi. Istraživači kažu da je zapravo rijedak događaj čak i s neispravljenim qubitom. Suprotno teoretskim obećanjima, u većini eksperimenata ispravljanje pogrešaka ubrzava dekoherenciju kvantnih informacija.
Što su znanstvenici učinili?
Tijekom eksperimenta, znanstvenici su prvi put pokazalida je povećanje redundancije sustava, aktivno otkrivanje i ispravljanje kvantnih pogrešaka osiguralo povećanu stabilnost kvantnih informacija. “Naš eksperiment dokazuje da je kvantna korekcija pogrešaka pravi, praktičan alat. Ovo je više od puke demonstracije principa”, objašnjava fizičar.
Skupina znanstvenika uspjela je više nego udvostručiti životni vijek kvantne informacije. Njihov qubit za ispravljanje pogrešaka trajao je 1,8 milisekundi—u kvantnom računalstvu sve se događa brzo.
Rezultati su postigli pomoću kodasoftver za ispravljanje pogrešaka, koji je izumljen 2001. "Da, u našem području postoje kašnjenja između teoretskih prijedloga i njihove praktične provedbe", objašnjava Michael Devorette.
Ilustracija kubita. Zasluge: Sveučilište Yale
Izjavio je to Vladimir Šivak, glavni autor člankaIzvedba je djelomično postignuta upotrebom agenta za strojno učenje. Prilagodio je postupak ispravljanja pogrešaka kako bi poboljšao rezultat.
“Ne postoji niti jedan takav probojomogućio nam je da dobijemo ovaj rezultat. Zapravo, to je kombinacija različitih tehnologija razvijenih u posljednjih nekoliko godina. Mi kombinirali smo u ovom eksperimentu, objasnio je student u Devoretovu laboratoriju, sada Googleov istraživač.
Zašto je to toliko važno?
Praktični uspjeh kvantnog računalstva bit ćeovise o sposobnosti stvaranja kvantnih bitova iznimno visoke kvalitete korištenjem kvantne korekcije pogrešaka. Novi eksperiment potvrđuje temeljnu pretpostavku o kvantnom računalstvu; Udvostručivši životni vijek qubita, istraživači su dokazali ključnu teoriju u kvantnoj fizici. "Ovo je vrlo ohrabrujuće", zaključuju autori studije.
Čitaj više:
Pronađen način za snižavanje šećera u krvi bez injekcija inzulina
Znanstvenici vjeruju da oblik svemira nije onakav kakav svi misle
NASA-in helikopter pokazao zalazak sunca na Marsu. Ne izgleda kao zemlja.
Naslovna ilustracija: geralt