تکنیکی برای پیش‌گیری از بروز خطا در کامپیوترهای کوانتومی

تکنیکی برای پیش‌گیری از بروز خطا در کامپیوترهای کوانتومی

حتی کامپیوترهای کوانتومی نیز اشتباه می‌کنند.

توانایی محاسباتی آن‌ها فوق‌العاده بوده و تا حد زیادی فراتر از کامپیوترهای کلاسیک می‌رود. دلیل این امر این است که مدارها در کامپیوترهای کوانتومی بر پایه کیوبیت‌هایی ساخته شده‌اند که علاوه بر توانایی نشان دادن صفر یا یک، توانایی نشان دادن یک برهم ‌نهی از این دو حالت با استفاده از اصول مکانیک کوانتومی را نیز دارند. کیوبیت‌ها با وجود پتانسیل بالا به دلیل برهمکنشی که با محیط خارجی دارند، بسیار شکننده و مستعد خطا هستند.

یک گروه تحقیقاتی بین‌المللی برای حل این مسئله مهم، پروتکل جدیدی را توسعه داده‌اند که از اطلاعات شکننده کوانتومی محافظت کرده و خطاهای ناشی از اتلاف کیوبیت را تصحیح می‌کند. بنابر شرح محققان: «توسعه یک پردازنده کوانتومی کاملا عملی همچنان یک چالش بزرگ برای دانشمندان در سراسر جهان است. این تحقیق برای اولین بار به ما این امکان را می‌دهد تا پروتکلی را اجرا کنیم که بتواند به طور همزمان، خطاهای ناشی از اتلاف کیوبیت را شناسایی و اصلاح کند. می‌توان ثابت کرد که این توانایی برای توسعه آینده کامپیوترهای کوانتومی در مقیاس بزرگ، ضروری است».

می‌دانیم که پردازنده‌های کوانتومی تحمل معینی را در برابر خطاهای محاسباتی نشان می‌دهند، اما در مورد چگونگی پیشگیری و اصلاح خطاها به دلیل اتلاف کامل یا جزئی کیوبیت‌ها، اطلاعات کمی داریم. هنگامی که کامپیوترهای کوانتومی داده‌ها را می‌سازند، برخی از کیوبیت‌ها می‌توانند به طور کامل از ثبات‌های کوانتومی خارج شوند یا به حالت‌های الکترونی ناخواسته‌ای منتقل شوند. نتیجه هر دو فرآیند، اتلاف است که ممکن است پردازنده کوانتومی را بلااستفاده کند. به همین دلیل، ابداع تکنیک‌هایی بر پایه نظریه و تجربه که بتواند پیامدهای این خطاها را تحلیل کند و کاهش دهد، بسیار مهم است.

به گفته‌ی محققان: «برای حل این مسئله، اولین کاری که گروه تحقیقاتی ما انجام داد توسعه‌‌ رویکرد نظری موثری برای این موضوع بود. ما موفق شدیم نشان دهیم که اطلاعات ذخیره شده در یک ثبات می‌تواند توسط برخی از کیوبیت‌ها محافظت شود و در صورت از دست رفتن یکی از این کیوبیت‌ها، اطلاعات به طور کامل بازیابی شوند».

سپس گروه تحقیق، این پروتکل را در یک پردازنده کوانتومی واقعی پیاده‌سازی کرد. با این حال این کار ساده‌‌ای نبود. در واقع، برای ارزیابی اینکه آیا یک کیوبیت از بین رفته است یا نه، اندازه گیری مستقیم، تمام اطلاعات موجود در ثبات کوانتومی را از بین خواهد برد.

گروه تحقیقاتی به راه حل استفاده از یک کیوبیت اضافی رسید که به عنوان یک کاوه عمل می‌کند و می‌تواند وجود یا عدم وجود کیوبیت‌های دیگر را بدون تغییر در روند محاسبات ارزیابی کند. این ایده جواب داد و به محققان اجازه داد تا پروتکل خود را به طور لحظه‌ای با موفقیت آزمایش کنند.

محققان خاطر نشان کردند: «ما از نتایج این آزمایش روی پردازنده یون به دام افتاده کوانتومی دانشگاه اینسبروک خوشحال هستیم. همین پروتکل را می‌توان بر روی معماری‌های مختلف کامپیوتر کوانتومی که در حال حاضر توسط سایر مراکز تحقیقاتی یا موسسه‌های خصوصی در دست توسعه است، پیاده‌سازی کرد».
منبع: phys.org
 
كلمات كليدي :
کامپیوتر‌های کوانتومی
 
امتیاز دهی
 
 

نظر شما
نام  
پست الكترونيک
وب سایت
متنی که در تصویر می بینید عینا تایپ نمایید
نظر
login