Et eksperiment ledet av Michael Devorette fra Yale University beviser det
Hva er qubits?
Informasjon i klassisk databehandling kommeri form av biter som tilsvarer enere eller nuller. I kvantedatabehandling lagres det i spesielle enheter med kvanteegenskaper, som er kjent som kvantebiter eller "qubits".
IBM 7 Qubit-enhet. Foto: Flickr
I et laboratorium ved Yale Universityde er laget av superledende kretser avkjølt til temperaturer 100 ganger lavere enn i verdensrommet. Hver qubit representerer én eller null, eller merkelig nok både én og null på samme tid. Denne "kvanteparallellismen" er en av egenskapene som lar kvantedatamaskiner utføre beregninger. Potensielt – flere størrelsesordener raskere enn det som er mulig på klassiske superdatamaskiner.
Hva er problemet med kvanteberegning?
Kvantesystemer er imidlertid skjøre. De er hjemsøkt av det grunnleggende fenomenet dekoherens - en prosess der informasjonen som er lagret i qubits raskt mister sine kvanteegenskaper som et resultat av deres interaksjon med miljøet. Med enkle ord, forstyrrelser fra det ytre miljøet forstyrrer driften av slike systemer, noe som gjør dem umulige. Dette forhindrer kvantedatamaskiner fra å bli implementert overalt.
Det finnes en løsning, men den er ikke så enkel
Kvantefeilkorreksjon, som er teoretiskoppdaget i 1995, tilbyr et middel for å bekjempe denne dekoherensen. Den beskytter en kvantebit med informasjon ved å kode den inn i et større system enn det som vanligvis er nødvendig for å representere en enkelt qubit.
IBM 16 Qubit-prosessor. Foto: Flickr
Imidlertid gjør dette større systemet en innvirkningmiljøet er enda mer aggressivt, og den kodede qubiten er mer skjør. På grunn av denne effekten og komplikasjonene forbundet med ytterligere feilrettingskomponenter, forlenget ikke denne prosessen levetiden til kvantebiten i praksis. Forskerne sier at det faktisk er en sjelden hendelse å bryte selv med en ukorrigert qubit. I motsetning til teoretiske løfter, i de fleste eksperimenter, fremskynder feilkorreksjon dekoherensen av kvanteinformasjon.
Hva har forskerne gjort?
Under eksperimentet viste forskerne for første gangat økende systemredundans, aktiv deteksjon og korrigering av kvantefeil sørget for økt stabilitet av kvanteinformasjon. "Vårt eksperiment beviser at kvantefeilkorreksjon er et reelt, praktisk verktøy. Dette er mer enn bare en demonstrasjon av prinsippet, forklarer fysikeren.
En gruppe forskere har klart å mer enn doble levetiden til kvanteinformasjon. Deres feilkorrigerende qubit varte i 1,8 millisekunder – i kvanteberegning skjer alt raskt.
De oppnådde resultater ved hjelp av kodefeilrettingsprogramvare, som ble oppfunnet i 2001. "Ja, på vårt felt er det forsinkelser mellom teoretiske forslag og deres praktiske implementering," forklarer Michael Devorette.
Illustrasjon av qubits. Kreditt: Yale University
Vladimir Sivak, hovedforfatteren av artikkelen, uttalte detYtelsen ble delvis oppnådd ved bruk av en maskinlæringsagent. Han tilpasset feilrettingsprosessen for å forbedre resultatet.
"Det er ikke ett enkelt gjennombrudd somtillot oss å få dette resultatet. Faktisk er det en kombinasjon av ulike teknologier utviklet i løpet av de siste årene. Vi kombinert i dette eksperimentet, forklarte en student i Devorets laboratorium, nå en Google-forsker.
Hvorfor er det så viktig?
Den praktiske suksessen til kvanteberegning vil væreavhenge av evnen til å lage kvantebiter av ekstremt høy kvalitet ved å bruke kvantefeilkorreksjon. Et nytt eksperiment bekrefter en hjørnesteinsantagelse om kvanteberegning; Ved å doble levetiden til en qubit, har forskere bevist en nøkkelteori innen kvantefysikk. "Dette er veldig oppmuntrende," konkluderer studieforfatterne.
Les mer:
Fant en måte å senke blodsukkeret uten insulininjeksjoner
Forskere tror at formen på universet ikke er det alle tror
NASA-helikopter viste solnedgang på Mars. Det ser ikke ut som jord.
Omslagsillustrasjon: geralt