Ett experiment ledd av Michael Devorette från Yale University bevisar det
Vad är qubits?
Information i klassisk datoranvändning kommeri form av bitar som motsvarar ettor eller nollor. Inom kvantberäkning lagras det i speciella enheter med kvantegenskaper, som är kända som kvantbitar eller "qubits".
IBM 7 Qubit-enhet. Foto: Flickr
I ett laboratorium vid Yale Universityde skapas från supraledande kretsar kylda till temperaturer 100 gånger lägre än i yttre rymden. Varje qubit representerar en eller noll, eller konstigt nog både en och noll samtidigt. Denna "kvantparallellism" är en av egenskaperna som gör att kvantdatorer kan utföra beräkningar. Potentiellt – flera storleksordningar snabbare än vad som är möjligt på klassiska superdatorer.
Vad är problemet med kvantberäkning?
Kvantsystem är dock ömtåliga. De förföljs av det grundläggande fenomenet dekoherens - en process där informationen som lagras i qubits snabbt förlorar sina kvantegenskaper som ett resultat av deras interaktion med miljön. Med enkla ord stör alla störningar från den yttre miljön driften av sådana system, vilket gör dem omöjliga. Detta förhindrar att kvantdatorer implementeras överallt.
Det finns en lösning, men det är inte så enkelt
Kvantfelskorrigering, vilket är teoretisktupptäcktes 1995, erbjuder ett sätt att bekämpa denna dekoherens. Den skyddar en kvantbit av information genom att koda den till ett större system än vad som vanligtvis är nödvändigt för att representera en enda kvantbit.
IBM 16 Qubit-processor. Foto: Flickr
Men detta större system påverkarmiljön är ännu mer aggressiv, och den kodade qubiten är ömtåligare. På grund av denna effekt och komplikationerna i samband med ytterligare felkorrigeringskomponenter förlängde denna process inte kvantbitens livslängd i praktiken. Forskarna säger att det faktiskt är en sällsynt händelse att bryta jämnt med ens en okorrigerad qubit. I motsats till teoretiska löften, i de flesta experiment, snabbar felkorrigering på dekoherensen av kvantinformation.
Vad har forskarna gjort?
Under experimentet visade forskare för första gångenatt ökad systemredundans, aktiv detektering och korrigering av kvantfel säkerställde ökad stabilitet av kvantinformation. "Vårt experiment bevisar att kvantfelskorrigering är ett verkligt, praktiskt verktyg. Det här är mer än bara en demonstration av principen”, förklarar fysikern.
En grupp forskare har lyckats mer än fördubbla livslängden för kvantinformation. Deras felkorrigerande qubit varade i 1,8 millisekunder – i kvantberäkning sker allt snabbt.
De uppnådde resultat med hjälp av kodfelkorrigeringsprogram, som uppfanns 2001. "Ja, inom vårt område finns det förseningar mellan teoretiska förslag och deras praktiska genomförande", förklarar Michael Devorette.
Illustration av qubits. Kredit: Yale University
Vladimir Sivak, huvudförfattaren till artikeln, konstaterade detPrestanda uppnåddes delvis genom användning av en maskininlärningsagent. Han anpassade felkorrigeringsprocessen för att förbättra resultatet.
"Det finns inget enskilt genombrott somtillät oss att få detta resultat. I själva verket är det en kombination av olika tekniker som utvecklats under de senaste åren. Vi kombinerade i det här experimentet förklarade en elev i Devorets labb, nu en Google-forskare.
Varför är det så viktigt?
Den praktiska framgången med kvantberäkning kommer att varaberoende på förmågan att skapa kvantbitar av extremt hög kvalitet med hjälp av kvantfelskorrigering. Ett nytt experiment bekräftar ett hörnstensantagande om kvantberäkning; Genom att fördubbla livslängden för en qubit har forskare bevisat en nyckelteori inom kvantfysik. "Detta är mycket uppmuntrande," avslutar studieförfattarna.
Läs mer:
Hittade ett sätt att sänka blodsockret utan insulininjektioner
Forskare tror att universums form inte är vad alla tror
NASAs helikopter visade solnedgången på Mars. Det ser inte ut som jorden.
Omslagsillustration: geralt