นักฟิสิกส์พบวิธีแก้ไขข้อผิดพลาดเกี่ยวกับควอนตัมแบบอิสระ

การประมวลผลแบบควอนตัมเป็นเส้นทางสู่ความสามารถด้านการประมวลผลแบบใหม่

การค้นพบวัสดุ, ปัญญาประดิษฐ์,วิศวกรรมชีวเคมีและสาขาวิชาอื่น ๆ ที่จำเป็นสำหรับบุคลากรทางทหารในอนาคต อย่างไรก็ตาม เนื่องจากคิวบิตซึ่งเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของคอมพิวเตอร์ควอนตัม มีความเปราะบางโดยเนื้อแท้ อุปสรรคที่มีมายาวนานต่อการคำนวณควอนตัมจึงเป็นการดำเนินการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมอย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ กองทัพวางแผนที่จะ "ต่อสู้และชนะ" ในสิ่งที่เรียกว่าปฏิบัติการหลายโดเมนโดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัม รายงานจากห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพสหรัฐฯ

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์Amherst ได้ระบุวิธีการปกป้องข้อมูลควอนตัมจากแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดทั่วไปในระบบตัวนำยิ่งยวด ซึ่งเป็นหนึ่งในแพลตฟอร์มชั้นนำสำหรับการใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในนิตยสารธรรมชาตินักวิทยาศาสตร์ได้ใช้วิธีใหม่ในการแก้ไขข้อผิดพลาดทางควอนตัมโดยธรรมชาติ

เครดิต: ห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพบก.

คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันถูกสร้างขึ้นด้วยทรานซิสเตอร์แทนบิตคลาสสิกไม่ว่าจะเป็น 1 หรือ 0 ในทางกลับกันการคำนวณเชิงควอนตัมเป็นกระบวนทัศน์ใหม่สำหรับการคำนวณโดยใช้บิตควอนตัมหรือควิตซึ่งสามารถใช้การซ้อนทับเชิงควอนตัมและการพัวพันเพื่อเพิ่มพลังในการคำนวณแบบทวีคูณ

การสาธิตการแก้ไขควอนตัมที่มีอยู่ข้อผิดพลาดกำลังทำงานอยู่ ซึ่งหมายความว่าต้องได้รับการตรวจสอบข้อผิดพลาดเป็นระยะและแก้ไขทันที ในทางกลับกันสิ่งนี้ต้องใช้ทรัพยากรฮาร์ดแวร์ดังนั้นจึงยับยั้งการปรับขนาดของคอมพิวเตอร์ควอนตัม

ในทางตรงกันข้ามในการทดลองของนักวิจัยการแก้ไขข้อผิดพลาดเชิงควอนตัมแบบพาสซีฟทำได้โดยการแก้ไขแรงเสียดทานหรือการกระจายที่พบโดย qubit เนื่องจากแรงเสียดทานโดยทั่วไปถือเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการเชื่อมโยงกันของควอนตัมผลลัพธ์นี้อาจดูน่าประหลาดใจ เคล็ดลับคือการกระจายจะต้องได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษในรูปแบบควอนตัม

กลยุทธ์ทั่วไปนี้เป็นที่รู้กันในทางทฤษฎีมาประมาณสองทศวรรษแล้ว แต่วิธีปฏิบัติเพื่อให้ได้มาซึ่งการกระจายดังกล่าวและใช้เพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดทางควอนตัมนั้นเป็นเรื่องที่ท้าทาย

“การสาธิตวิธีการที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมดังกล่าวเราหวังว่าสิ่งนี้จะกระตุ้นให้เกิดแนวคิดที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้นเพื่อเอาชนะปัญหาที่ยากที่สุดของวิทยาศาสตร์ควอนตัม” Grace Metcalfe หัวหน้าโครงการสตรีด้านวิทยาการสารสนเทศควอนตัมของ AFOSR อธิบาย

นักวิจัยกล่าวโดยนัยว่าอาจมีวิธีอื่น ๆ ในการปกป้อง qubits จากข้อผิดพลาดและทำได้ด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่า

“แม้ว่าการทดลองของเรายังค่อนข้างจะด้วยการสาธิตเบื้องต้น ในที่สุดเราก็ได้ตระหนักถึงความเป็นไปได้ทางทฤษฎีที่เป็นข้อขัดแย้งของ QEC ที่สลายไป” ดร. Chen Wang นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ที่แอมเฮิร์สต์กล่าว “การทดลองนี้เพิ่มโอกาสในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประโยชน์และทนทานต่อข้อผิดพลาดในระยะกลางถึงระยะยาว”

อ่านเพิ่มเติม

นักฟิสิกส์ได้สร้างอะนาล็อกของหลุมดำและยืนยันทฤษฎีของ Hawking นำไปสู่ที่ไหน?

ดาวมฤตยูได้รับสถานะของดาวเคราะห์ที่แปลกประหลาดที่สุดในระบบสุริยะ ทำไม?

เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ SuperCam จาก Perseverance rover ส่งผลลัพธ์แรกมายังโลก

Quantum superposition คือการซ้อนทับของรัฐซึ่งไม่สามารถรับรู้ได้พร้อมกันจากมุมมองคลาสสิก มันเป็นการซ้อนทับของรัฐทางเลือก หลักการของการดำรงอยู่ของการซ้อนทับของรัฐมักถูกเรียกในบริบทของกลศาสตร์ควอนตัมว่าเป็นเพียงหลักการของการซ้อนทับ

การกระจายควอนตัมศึกษาอะนาล็อกควอนตัมกระบวนการสูญเสียพลังงานที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ซึ่งสังเกตได้ในระดับคลาสสิก เป้าหมายหลักของส่วนนี้คือการหากฎการกระจายแบบดั้งเดิมโดยใช้กลศาสตร์ควอนตัม

QEC (การแก้ไขข้อผิดพลาดทางควอนตัม) การแก้ไขข้อผิดพลาดทางควอนตัม - ใช้ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อปกป้องข้อมูลควอนตัมจากข้อผิดพลาดอันเนื่องมาจากการตกกระทบและสัญญาณรบกวนควอนตัมอื่น ๆ

Multi-Domain Operations (MDO) อธิบายถึงวิธีการของกองทัพสหรัฐอเมริกาในกองกำลังร่วม [กองทัพบกกองทัพเรือกองทัพอากาศและนาวิกโยธิน] สามารถเผชิญหน้าและเอาชนะศัตรูที่เกือบเท่าเทียมกันในทุกพื้นที่ [ทางอากาศทางบกทางทะเลอวกาศและโลกไซเบอร์] ทั้งในการแข่งขันทางเทคโนโลยีและความขัดแย้งทางอาวุธ