Grupė Jeilio universiteto (JAV) mokslininkų žengė pirmą žingsnį link kvantinių klaidų taisymo – jie galėjo realiu laiku stebėti kvantinių klaidų įvykimą. Galimybę stebėti kvantinio kompiuterio klaidas mokslininkai pademonstravo ir aprašė žurnale „Nature“. Jų darbas – vienas iš svarbesnių žingsnių link patikimo kvantinio kompiuterio sukūrimo.
Grupė Jeilio universiteto (JAV) mokslininkų žengė pirmą žingsnį link kvantinių klaidų taisymo – jie galėjo realiu laiku stebėti kvantinių klaidų įvykimą. Galimybę stebėti kvantinio kompiuterio klaidas mokslininkai pademonstravo ir aprašė žurnale „Nature“. Jų darbas – vienas iš svarbesnių žingsnių link patikimo kvantinio kompiuterio sukūrimo.
Kvantiniai kompiuteriai galėtų smarkiai padidinti šiuolaikiškų kompiuterių skaičiuojamąją galią, tačiau tam, kad tai būtų įmanoma, būtina įveikti kliūtį – mokslininkai turi gebėti nustatyti, kada kvantiniame kompiuteryje yra klaida ir tą klaidą realiu laiku pataisyti – tai yra procesas, vadinamas kvantinių klaidų korekcija.
„Devyniasdešimt devyni procentai kvantinio kompiuterio darbo bus klaidų taisymas“, – sakė Jeilio universiteto fizikos ir taikomosios fizikos profesorius Robas Schoelkopfas. „Klaidų korekcijos pademonstravimas – tai vienintelis ritmas iššūkis, likęs norint sukurti kvantinį kompiuterį“, – sakė profesorius.
Standartiniuose kompiuteriuose duomenys saugomi 0 ir 1 pavidalu – tai yra vadinamosios klasikinės būsenos. Jos yra nelabai jautrios aplinkai. Tuo tarpu kvantinių kompiuterių duomenis koduoja kvantiniai bitai, arba kubitai, kurie duomenis gali saugoti ir trečioje, labai jautrioje kvantinėje būsenoje, vadinamoje superpozicija, kuri tuo pačiu metu yra ir 0, ir 1. Kuomet kubito būsena iš superpozicijos pereina į normalią, prarandami ir superpozicijoje saugoti duomenys.
Atliekant naują tyrimą R. Schoelkopfas su kolegomis žengė pirmą žingsnį į kvantinių klaidų taisymą – jie išmoko teisingai identifikuoti klaidas vos joms įvykus, panaudojant „atomą-pranešėją“.
Kvantinių klaidų identifikavimas realiu laiku – itin sudėtinga užduotis. Kubitai yra tokie jautrūs, kad klaidų paieška gali prigaminti daugiau klaidų. Norint nustatyti, ar klaida įvyko, R. Schoelkopfas ir kolegos panaudojo stabilesnį atomą-pranešėją (ancilla), kuris klaidas galėjo identifikuoti nesutrikdydamas jautrios būsenos ir tą informaciją galėdavo perduoti į mokslininkų kompiuterį.
Eksperimento metu mokslininkai naudojo superlaidžią dėžutę, kurioje buvo pagalbinis atomas ir nežinomas kiekis fotonų (šviesos dalelių), visi jie buvo atšaldyti iki maždaug -272,8 laipsnių, už absoliutų nulį vos didesnės temperatūros. Ataušinimas minimizuoja kvantines klaidas, sukeltas aplinkos. Tuomet mokslininkai stebėjo dėžutėje esančius fotonus ir stebėjo, kada fotonai ištrūkdavo. Fotonų ištrūkimas iš dėžutės parodydavo informacijos praradimą, arba kvantinės klaidos įvykimą.
Klaidas mokslininkams reikėjo identifikuoti nenustatinėjant tikslių sąlygų superlaidžioje dėžutėje – taip pat fotonų kiekio, nes sąlygų nustatinėjimas gali sutrikdyti kubitų kvantinę būseną ir prigaminti naujų klaidų. Todėl pagalbinis atomas pranešdavo tik apie fotonų poriškumą – ar fotonų kiekis buvo lyginis, ar nelyginis. Tokiu būdu buvo parodomas fotono praradimas neatskleidžiant, ar fotonų kiekis dėžutėje pasikeitė nuo 6 iki 5, ar nuo 4 iki 3.
Jau pirmas mokslininkų eksperimentas buvo sėkmingas ir suteikė galimybę realiu laiku stebėti natūraliai įvykstančias kvantines klaidas – tai yra vienas iš būtinų kvantinio kompiuterio elementų, rašo scitechdaily.com.
„Galėjome stebėti klaidas joms įvykstant. Iš tiesų ekrane matėme būtent tokius procesus, kokius tikėjomės pamatyti“, – sakė Jeilio universiteto doktorantas ir tyrimo bendraautoris Andrejus Petrenko.
Dabar mokslininkai imasi antro žingsnio – kvantinių klaidų taisymo, taip pat būtino stabiliam kvantinio kompiuterio veikimui.
„Sunku pasakyti, kada turėsime veikiančių kvantinių kompiuterių, bet manau, kad tai įvyks anksčiau nei galvojame“, – sakė R. Schoelkopfas.
Plačiau susipažinti su tyrimo duomenimis galima čia.
