Tai įrodo Michaelo Devorette'o iš Jeilio universiteto atliktas eksperimentas
Kas yra kubitai?
Klasikinio skaičiavimo informacija ateinabitų, atitinkančių vienetus arba nulius, pavidalu. Kvantiniame skaičiavime jis saugomas specialiuose įrenginiuose su kvantinėmis savybėmis, kurie yra žinomi kaip kvantiniai bitai arba „kubitai“.
IBM 7 Qubit įrenginys. Nuotrauka: Flickr
Jeilio universiteto laboratorijojejie sukurti iš superlaidžių grandinių, atšaldomų iki 100 kartų žemesnės temperatūros nei kosmose. Kiekvienas kubitas reiškia vieną arba nulį, arba, kaip bebūtų keista, ir vieną, ir nulį tuo pačiu metu. Šis „kvantinis lygiagretumas“ yra viena iš savybių, leidžiančių kvantiniams kompiuteriams atlikti skaičiavimus. Potencialiai – keliomis eilėmis greičiau nei įmanoma klasikiniuose superkompiuteriuose.
Kokia kvantinio skaičiavimo problema?
Tačiau kvantinės sistemos yra trapios. Juos persekioja esminis dekoherencijos reiškinys – procesas, kurio metu kubituose saugoma informacija greitai praranda savo kvantines savybes dėl sąveikos su aplinka. Paprastais žodžiais tariant, bet kokie išorinės aplinkos trukdžiai trukdo tokių sistemų veikimui, todėl jos tampa neįmanomos. Tai neleidžia visur įdiegti kvantinių kompiuterių.
Yra sprendimas, bet tai nėra taip paprasta
Kvantinė klaidų korekcija, kuri teoriškai yraatrasta 1995 m., siūlo kovoti su šiuo dekoherenciju. Jis apsaugo kvantinį informacijos bitą, užkoduodamas jį į didesnę sistemą, nei paprastai reikia vienam kubitui pavaizduoti.
IBM 16 Qubit procesorius. Nuotrauka: Flickr
Tačiau ši didesnė sistema daro įtakąaplinka yra dar agresyvesnė, o užkoduotas kubitas yra trapesnis. Dėl šio efekto ir komplikacijų, susijusių su papildomais klaidų taisymo komponentais, šis procesas praktiškai nepailgino kvantinio bito naudojimo laiko. Tyrėjai teigia, kad iš tikrųjų net ir nepataisytu kubitu sulaužymas yra retas įvykis. Priešingai nei žadama teoriškai, daugumoje eksperimentų klaidų taisymas pagreitina kvantinės informacijos dekoherenciją.
Ką padarė mokslininkai?
Eksperimento metu mokslininkai pirmą kartą parodėkad didėjantis sistemos dubliavimas, aktyvus kvantinių klaidų aptikimas ir taisymas užtikrino didesnį kvantinės informacijos stabilumą. „Mūsų eksperimentas įrodo, kad kvantinių klaidų taisymas yra tikras, praktiškas įrankis. Tai daugiau nei tik principo demonstravimas“, – aiškina fizikas.
Grupei mokslininkų pavyko daugiau nei dvigubai pailginti kvantinės informacijos gyvavimo trukmę. Jų klaidų taisymo kubitas truko 1,8 milisekundės – naudojant kvantinį skaičiavimą viskas vyksta greitai.
Jie pasiekė rezultatų naudodami kodąklaidų taisymo programinė įranga, kuri buvo išrasta 2001 m. „Taip, mūsų srityje yra vėlavimų tarp teorinių pasiūlymų ir jų praktinio įgyvendinimo“, – aiškina Michaelas Devorette'as.
Kubitų iliustracija. Kreditas: Jeilio universitetas
Tai pareiškė pagrindinis straipsnio autorius Vladimiras SivakasNašumas iš dalies pasiektas naudojant mašininio mokymosi agentą. Jis pritaikė klaidų taisymo procesą, kad pagerintų rezultatą.
„Nėra vieno proveržioleido mums pasiekti šį rezultatą. Tiesą sakant, tai įvairių technologijų, sukurtų per pastaruosius kelerius metus, derinys. Šiame eksperimente sujungėme paaiškinome Devoreto laboratorijos studentą, dabar „Google“ tyrėją.
Kodėl tai taip svarbu?
Praktinė kvantinio skaičiavimo sėkmė buspriklauso nuo galimybės sukurti itin aukštos kokybės kvantinius bitus naudojant kvantinių klaidų taisymą. Naujas eksperimentas patvirtina kertinę kvantinio skaičiavimo prielaidą; Padvigubinę kubito gyvavimo trukmę, mokslininkai įrodė pagrindinę kvantinės fizikos teoriją. „Tai labai džiugina“, – daro išvadą tyrimo autoriai.
Skaityti daugiau:
Rastas būdas sumažinti cukraus kiekį kraujyje be insulino injekcijų
Mokslininkai mano, kad visatos forma nėra tokia, kokią galvoja visi
NASA sraigtasparnis parodė saulėlydį Marse. Tai neatrodo kaip žemė.
Viršelio iliustracija: geraltas