Dokazuje to experiment, ktorý viedol Michael Devorette z Yale University
Čo sú to qubity?
Prichádzajú informácie v klasickej výpočtovej technikevo forme bitov zodpovedajúcich jednotkám alebo nulám. V kvantových výpočtoch je uložený v špeciálnych zariadeniach s kvantovými vlastnosťami, ktoré sú známe ako kvantové bity alebo „qubity“.
Zariadenie IBM 7 Qubit. Foto: Flickr
V laboratóriu na Yale Universitysú vytvorené zo supravodivých obvodov ochladených na teploty 100-krát nižšie ako vo vesmíre. Každý qubit predstavuje jednotku alebo nulu, alebo napodiv, jednotku aj nulu súčasne. Tento „kvantový paralelizmus“ je jednou z vlastností, ktorá umožňuje kvantovým počítačom vykonávať výpočty. Potenciálne – o niekoľko rádov rýchlejšie, než je možné na klasických superpočítačoch.
Aký je problém kvantových počítačov?
Kvantové systémy sú však krehké. Prenasleduje ich základný fenomén dekoherencie – proces, pri ktorom informácie uložené v qubitoch rýchlo strácajú svoje kvantové vlastnosti v dôsledku ich interakcie s prostredím. Jednoducho povedané, akékoľvek rušenie z vonkajšieho prostredia narúša fungovanie takýchto systémov a znemožňuje ich. To bráni tomu, aby boli kvantové počítače implementované všade.
Existuje riešenie, ale nie je také jednoduché
Kvantová korekcia chýb, čo je teoretickyobjavený v roku 1995, ponúka prostriedky na boj proti tejto dekoherencii. Chráni kvantový bit informácií ich zakódovaním do väčšieho systému, než je vo všeobecnosti potrebné na reprezentáciu jedného qubitu.
Procesor IBM 16 Qubit. Foto: Flickr
Tento väčší systém však má vplyvprostredie je ešte agresívnejšie a zakódovaný qubit je krehkejší. Kvôli tomuto efektu a komplikáciám spojeným s ďalšími komponentmi korekcie chýb tento proces v praxi nepredĺžil životnosť kvantového bitu. Vedci tvrdia, že v skutočnosti je zlomenie aj s neopraveným qubitom zriedkavou udalosťou. Na rozdiel od teoretických sľubov vo väčšine experimentov korekcia chýb urýchľuje dekoherenciu kvantových informácií.
Čo urobili vedci?
Počas experimentu vedci prvýkrát ukázaliže zvyšujúca sa redundancia systému, aktívna detekcia a korekcia kvantových chýb zabezpečili zvýšenú stabilitu kvantovej informácie. „Náš experiment dokazuje, že kvantová korekcia chýb je skutočným praktickým nástrojom. Ide o viac ako len o ukážku princípu,“ vysvetľuje fyzik.
Skupine vedcov sa podarilo viac ako zdvojnásobiť životnosť kvantových informácií. Ich qubit na opravu chýb trval 1,8 milisekúnd – v kvantovom výpočte sa všetko deje rýchlo.
Výsledky dosiahli pomocou kódusoftvér na opravu chýb, ktorý bol vynájdený v roku 2001. „Áno, v našej oblasti dochádza k oneskoreniam medzi teoretickými návrhmi a ich praktickou implementáciou,“ vysvetľuje Michael Devorette.
Ilustrácia qubitov. Poďakovanie: Univerzita Yale
Uviedol to hlavný autor článku Vladimír SivákVýkon bol čiastočne dosiahnutý použitím agenta strojového učenia. Prispôsobil proces opravy chýb, aby zlepšil výsledok.
„Neexistuje jediný prelom, ktorý by to dokázalnám umožnili dosiahnuť tento výsledok. V skutočnosti ide o kombináciu rôznych technológií vyvinutých za posledných pár rokov. V v tomto experimente sme sa spojili, vysvetlil študent v Devoretovom laboratóriu, ktorý je teraz výskumníkom Google.
Prečo je to také dôležité?
Praktický úspech kvantových počítačov budezávisia od schopnosti vytvárať extrémne kvalitné kvantové bity pomocou kvantovej korekcie chýb. Nový experiment potvrdzuje základný predpoklad kvantovej výpočtovej techniky. Zdvojnásobením životnosti qubitu výskumníci dokázali kľúčovú teóriu v kvantovej fyzike. „Je to veľmi povzbudivé,“ uzatvárajú autori štúdie.
Čítaj viac:
Našiel spôsob, ako znížiť hladinu cukru v krvi bez inzulínových injekcií
Vedci sa domnievajú, že tvar vesmíru nie je taký, ako si každý myslí
Vrtuľník NASA ukázal západ slnka na Marse. Nevyzerá ako zem.
Obrázok na obale: geralt