Fysiker har hittat ett sätt att fixa autonoma kvantfel

Quantum computing är vägen till nya datormöjligheter. Det kan också hjälpa

material upptäckt, artificiell intelligens,biokemisk ingenjörskonst och många andra discipliner som är nödvändiga för framtida militär personal; Men eftersom qubits, de grundläggande byggstenarna i kvantdatorer, är bräckliga till sin natur, har ett långvarigt hinder för kvantberäkning varit effektiv implementering av kvantfelskorrigering. Dessutom planerar militären att "kämpa och vinna" i så kallade multidomänoperationer med hjälp av kvantberäkningar, rapporterar US Army Research Laboratory.

Forskare från University of MassachusettsAmherst har identifierat ett sätt att skydda kvantinformation från en vanlig felkälla i supraledande system, en av de ledande plattformarna för implementering av storskaliga kvantdatorer. I en studie publicerad iNaturmagasinethar forskare implementerat ett nytt sätt att spontant korrigera kvantfel.

Kredit: Army Research Laboratory.

Dagens datorer är byggda med transistorer,representerar de klassiska bitarna, antingen 1 eller 0. I sin tur är kvantberäkning ett nytt paradigm för beräkning med hjälp av kvantbitar eller qubits, där kvantöverlagring och intrassling kan användas för att exponentiellt öka beräkningseffekten.

Befintliga demonstrationer av kvantkorrigeringfel är aktiva. Detta innebär att de måste kontrolleras regelbundet för fel och korrigeras omedelbart. I sin tur kräver detta hårdvaruresurser och därmed hämmar skalningen av kvantdatorer.

Tvärtom, i experimentet med forskarnapassiv kvantfelkorrigering uppnås genom att korrigera friktionen eller försvinnandet som upplevs av qubit. Eftersom friktion i allmänhet anses vara ett viktigt hinder för kvant koherens kan detta resultat verka överraskande. Tricket är att spridningen måste utformas speciellt på kvant sätt.

Denna allmänna strategi har varit känd i teorin i ungefär två decennier, men ett praktiskt sätt att få sådan spridning och använda den för kvantfelkorrigering har varit utmanande.

"Demonstration av sådana icke-traditionella tillvägagångssätt,Vi hoppas att det kommer att stimulera smartare idéer för att övervinna några av kvantvetenskapens tuffaste utmaningar”, förklarar Grace Metcalf, kvantlig programledare för kvantinformationsvetenskap vid AFOSR.

Forskarna sa att det underförstås att det kan finnas fler sätt att skydda qubits från fel och att göra det till en lägre kostnad.

"Även om vårt experiment fortfarande är ganskaMed en rudimentär demonstration har vi äntligen insett denna kontroversiella teoretiska möjlighet till försvinnande QEC, säger Dr Chen Wang, fysiker vid University of Massachusetts i Amherst. "Detta experiment höjer möjligheten att skapa en användbar, feltolerant kvantdator på medellång till lång sikt."

Läs mer

Fysiker har skapat en analog av ett svart hål och bekräftat Hawkings teori. Vart leder det?

Uranus har fått status som den konstigaste planeten i solsystemet. Varför?

SuperCam vetenskapliga instrument från Perseverance Rover skickar första resultat till jorden

Kvant superposition är en superposition av stater,som inte kan realiseras samtidigt ur klassisk synvinkel; det är en superposition av alternativa stater. Principen om existens av tillståndsöverlager kallas vanligtvis i kvantmekanikens sammanhang helt enkelt principen för överposition.

Quantum dissipation studerar kvantanalogerprocessen med irreversibel energiförlust observerad på klassisk nivå. Huvudmålet med detta avsnitt är att härleda de klassiska lagarna för försvinnande med hjälp av kvantmekanik.

QEC (Quantum error correction) Kvantfelkorrigering - används vid kvantberäkning för att skydda kvanteinformation från fel på grund av dekoherens och annat kvantbrus.

Multi-Domain Operations (MDO) beskriver hur arménFörenta staterna i en kombinerad styrka [armé, marin, flygvapen och marinsoldater] kan möta och besegra en nästan lika motståndare inom alla områden [luft, land, hav, rymd och cyberspace] i både teknikkonkurrens och väpnad konflikt.