ניסוי בראשות מייקל דבורט מאוניברסיטת ייל מוכיח זאת
מה הם קיוביטים?
מידע במחשוב קלאסי מגיעבצורה של סיביות התואמות לאחת או לאפס. במחשוב קוונטי, הוא מאוחסן במכשירים מיוחדים בעלי מאפיינים קוונטיים, הידועים כסיביות קוונטיות או "קיוביטים".
מכשיר IBM 7 Qubit. צילום: פליקר
במעבדה באוניברסיטת יילהם נוצרים ממעגלים מוליכים שמקוררים לטמפרטורות נמוכות פי 100 מאשר בחלל החיצון. כל קיוביט מייצג אחד או אפס, או, באופן מוזר, גם אחד וגם אפס בו-זמנית. "המקבילות קוונטית" זו היא אחת התכונות המאפשרות למחשבים קוונטיים לבצע חישובים. פוטנציאלי - כמה סדרי גודל מהר יותר ממה שאפשר במחשבי-על קלאסיים.
מה הבעיה במחשוב קוונטי?
עם זאת, מערכות קוונטיות שבריריות. הם רדופים על ידי התופעה הבסיסית של דה-קוהרנטיות - תהליך שבו המידע המאוחסן בקיוביטים מאבד במהירות את התכונות הקוונטיות שלו כתוצאה מהאינטראקציה שלהם עם הסביבה. במילים פשוטות, כל הפרעה מהסביבה החיצונית מפריעה לפעולה של מערכות כאלה, והופכת אותן לבלתי אפשריות. זה מונע ממחשבי קוונטים להיות מיושמים בכל מקום.
יש פתרון, אבל זה לא כל כך פשוט
תיקון שגיאות קוונטי, שהוא תיאורטיתשנתגלתה ב-1995, מציעה אמצעי להילחם בחוסר קוהרנטיות זו. הוא מגן על סיביות קוונטיות של מידע על ידי קידוד שלו למערכת גדולה יותר ממה שבדרך כלל נחוץ כדי לייצג קיוביט בודד.
מעבד IBM 16 Qubit. צילום: פליקר
עם זאת, מערכת גדולה יותר זו משפיעההסביבה אגרסיבית אפילו יותר, והקיוביט המקודד שביר יותר. בגלל ההשפעה הזו והסיבוכים הקשורים לרכיבי תיקון שגיאות נוספים, תהליך זה לא האריך את חיי הסיבית הקוונטית בפועל. החוקרים אומרים שלמעשה, שבירה אפילו עם קיוביט לא מתוקן הוא אירוע נדיר. בניגוד להבטחות התיאורטיות, ברוב הניסויים, תיקון השגיאות מאיץ את חוסר הקוהרנטיות של מידע קוונטי.
מה עשו המדענים?
במהלך הניסוי, מדענים הראו לראשונהשהגדלת יתירות המערכת, זיהוי אקטיבי ותיקון שגיאות קוונטיות הבטיחו יציבות מוגברת של מידע קוונטי. "הניסוי שלנו מוכיח שתיקון שגיאות קוונטי הוא כלי אמיתי ומעשי. זו יותר מסתם הדגמה של העיקרון", מסביר הפיזיקאי.
קבוצת מדענים הצליחה להכפיל יותר מהכפיל את משך החיים של מידע קוונטי. הקיוביט לתיקון השגיאות שלהם נמשך 1.8 מילישניות - במחשוב קוונטי, הכל קורה מהר.
הם השיגו תוצאות באמצעות קודתוכנת תיקון שגיאות, שהומצאה בשנת 2001. "כן, בתחום שלנו יש עיכובים בין הצעות תיאורטיות ליישומה בפועל", מסביר מייקל דבורט.
איור של קיוביטים. קרדיט: אוניברסיטת ייל
ולדימיר סיבאק, המחבר הראשי של המאמר, קבע זאתביצועים הושגו חלקית באמצעות שימוש בסוכן למידת מכונה. הוא התאים אישית את תהליך תיקון השגיאות כדי לשפר את התוצאה.
"אין פריצת דרך אחת לזהאפשרו לנו לקבל את התוצאה הזו. למעשה, מדובר בשילוב של טכנולוגיות שונות שפותחו במהלך השנים האחרונות. שילבנו בניסוי הזה, הסברנו תלמיד במעבדה של דבורט, כיום חוקר של גוגל.
למה זה כל כך חשוב?
ההצלחה המעשית של מחשוב קוונטי תהיהתלויים ביכולת ליצור סיביות קוונטיות באיכות גבוהה במיוחד באמצעות תיקון שגיאות קוונטי. ניסוי חדש מאשר הנחת יסוד לגבי מחשוב קוונטי; על ידי הכפלת חייו של קיוביט, החוקרים הוכיחו תיאוריה מרכזית בפיזיקה הקוונטית. "זה מאוד מעודד", מסכמים מחברי המחקר.
קרא עוד:
מצא דרך להוריד את רמת הסוכר בדם ללא זריקות אינסולין
מדענים מאמינים שצורת היקום היא לא מה שכולם חושבים
מסוק של נאס"א הראה שקיעה על מאדים. זה לא נראה כמו אדמה.
איור כריכה: גרלט