Un experiment condus de Michael Devorette de la Universitatea Yale demonstrează asta
Ce sunt qubiții?
Informația în calculul clasic vinesub formă de biți corespunzători unora sau zerourilor. În calculul cuantic, este stocat în dispozitive speciale cu proprietăți cuantice, cunoscute sub numele de biți cuantici sau „qubiți”.
Dispozitiv IBM 7 Qubit. Fotografie: Flickr
Într-un laborator de la Universitatea Yalesunt create din circuite supraconductoare răcite la temperaturi de 100 de ori mai mici decât în spațiul cosmic. Fiecare qubit reprezintă unul sau zero, sau, în mod ciudat, atât unul, cât și zero în același timp. Acest „paralelism cuantic” este una dintre proprietățile care permite computerelor cuantice să efectueze calcule. Potențial - cu câteva ordine de mărime mai rapid decât este posibil pe supercalculatoarele clasice.
Care este problema cu calculul cuantic?
Cu toate acestea, sistemele cuantice sunt fragile. Ei sunt bântuiți de fenomenul fundamental al decoerenței - un proces în care informațiile stocate în qubiți își pierd rapid proprietățile cuantice ca urmare a interacțiunii lor cu mediul. Cu cuvinte simple, orice interferență din mediul extern interferează cu funcționarea unor astfel de sisteme, făcându-le imposibile. Acest lucru împiedică implementarea computerelor cuantice peste tot.
Există o soluție, dar nu este atât de simplă
Corectarea erorilor cuantice, care este teoreticdescoperit în 1995, oferă un mijloc de combatere a acestei decoerenţe. Protejează un bit cuantic de informații prin codificarea acestuia într-un sistem mai mare decât este necesar în general pentru a reprezenta un singur qubit.
Procesor IBM 16 Qubit. Fotografie: Flickr
Cu toate acestea, acest sistem mai mare are un impactmediul este și mai agresiv, iar qubit-ul codificat este mai fragil. Din cauza acestui efect și a complicațiilor asociate cu componente suplimentare de corectare a erorilor, acest proces nu a prelungit durata de viață a bitului cuantic în practică. Cercetătorii spun că, de fapt, chiar și cu un qubit necorectat este un eveniment rar. Contrar promisiunilor teoretice, în majoritatea experimentelor, corectarea erorilor accelerează decoerența informațiilor cuantice.
Ce au făcut oamenii de știință?
În timpul experimentului, oamenii de știință au arătat pentru prima datăcă creșterea redundanței sistemului, detectarea activă și corectarea erorilor cuantice au asigurat o stabilitate sporită a informațiilor cuantice. „Experimentul nostru demonstrează că corectarea erorilor cuantice este un instrument real, practic. Aceasta este mai mult decât doar o demonstrație a principiului”, explică fizicianul.
Un grup de oameni de știință a reușit să dubleze durata de viață a informațiilor cuantice. Qubit-ul lor de corectare a erorilor a durat 1,8 milisecunde – în calculul cuantic, totul se întâmplă rapid.
Au obținut rezultate folosind codsoftware de corectare a erorilor, care a fost inventat în 2001. „Da, în domeniul nostru există întârzieri între propunerile teoretice și implementarea lor practică”, explică Michael Devorette.
Ilustrație de qubits. Credit: Universitatea Yale
Vladimir Sivak, autorul principal al articolului, a declarat căPerformanța a fost parțial atinsă prin utilizarea unui agent de învățare automată. El a personalizat procesul de corectare a erorilor pentru a îmbunătăți rezultatul.
„Nu există o singură descoperirene-a permis să obținem acest rezultat. De fapt, este o combinație de diverse tehnologii dezvoltate în ultimii ani. Am combinat în acest experiment, a explicat un student din laboratorul lui Devoret, acum cercetător Google.
De ce este atât de important?
Succesul practic al calculului cuantic va fidepind de capacitatea de a crea biți cuantici de calitate extrem de înaltă folosind corecția erorilor cuantice. Un nou experiment confirmă o ipoteză fundamentală despre calculul cuantic; Prin dublarea duratei de viață a unui qubit, cercetătorii au dovedit o teorie cheie în fizica cuantică. „Acest lucru este foarte încurajator”, concluzionează autorii studiului.
Citeste mai mult:
Am găsit o modalitate de a reduce glicemia fără injecții cu insulină
Oamenii de știință cred că forma universului nu este ceea ce crede toată lumea
Elicopterul NASA a arătat apusul soarelui pe Marte. Nu seamănă cu pământul.
Ilustrație de copertă: geralt