کوانتومی: با دو کد راحت تر بدون خطا محاسبه می شود

کامپیوترها هم اشتباه می کنند. اینها معمولاً با اقدامات فنی سرکوب می شوند یا در طول محاسبه شناسایی و تصحیح می شوند. در رایانه های کوانتومی، این کار مستلزم مقداری تلاش است، زیرا نمی توان از یک حالت کوانتومی ناشناخته کپی کرد. این به این معنی است که حالت را نمی توان چندین بار در طول محاسبه ذخیره کرد و با مقایسه این کپی ها نمی توان خطا را تشخیص داد. فیزیک کوانتومی با الهام از علم کامپیوتر کلاسیک، روش متفاوتی را توسعه داده است که در آن اطلاعات کوانتومی در چندین بیت کوانتومی درهم تنیده توزیع شده و به طور اضافی به این روش ذخیره می شود. نحوه انجام این کار در کدهای اصلاحی به اصطلاح تعریف شده است.

در سال 2022، تیمی به رهبری توماس مونز از دپارتمان فیزیک تجربی در دانشگاه اینسبروک و مارکوس مولر از دپارتمان اطلاعات کوانتومی در RWTH آخن و موسسه پیتر گرونبرگ در Forschungszentrum Jülich در آلمان مجموعه ای از عملیات جهانی را بر روی گسل اجرا کردند. بیت های کوانتومی متحمل، نشان می دهد که چگونه یک الگوریتم را می توان روی یک برنامه ریزی کرد کامپیوتر کوانتومی تا بتوان خطاها را به طور موثر تصحیح کرد. با این حال، کدهای مختلف تصحیح خطای کوانتومی نیز با مشکلات متفاوتی همراه هستند. یک قضیه بیان می کند که هیچ کد اصلاحی نمی تواند تمام عملیات گیت مورد نیاز برای محاسبات آزادانه قابل برنامه ریزی با بیت های کوانتومی منطقی را به راحتی اجرا کند و در برابر خطا محافظت شود.

دروازه های کوانتومی با کدهای تصحیح مختلف محقق می شوند

برای دور زدن این مشکل، گروه تحقیقاتی مارکوس مولر روشی را ایجاد کرده است که به رایانه کوانتومی اجازه می دهد بین دو کد تصحیح به روشی مقاوم به خطا جابجا شود. فریدریک بات، دانشجوی دکترا توضیح می دهد: "به این ترتیب، کامپیوتر کوانتومی می تواند هر زمان که یک گیت منطقی که درک آن در کد اول دشوار است به کد دوم سوئیچ کند. این کار پیاده سازی تمام گیت های مورد نیاز برای محاسبات را آسان تر می کند." در گروه تحقیقاتی مارکوس مولر. او مدارهای کوانتومی را که آزمایش بر اساس آن است، توسعه داد و آنها را با همکاری نزدیک با گروه تحقیقاتی توماس مونز در اینسبروک اجرا کرد. ایوان پوگورلوف، دانشجوی دکترا از گروه تحقیقاتی اینسبروک، می گوید: «ما با هم برای اولین بار موفق شده ایم مجموعه ای از دروازه های کوانتومی جهانی را بر روی یک کامپیوتر کوانتومی تله یونی با استفاده از دو کد تصحیح خطای کوانتومی ترکیبی بسازیم.

توماس مونز که این فیزیکدان نظری را از دوران تحصیل در مقطع دکترا در دانشگاه اینسبروک می شناسد، می گوید: «این نتیجه بر اساس سال ها همکاری خوب ما با تیم مارکوس مولر است.

یافته های مطالعه حاضر در مجله منتشر شد فیزیک طبیعت. این تحقیق از جمله توسط صندوق علوم اتریش FWF، آژانس ترویج تحقیقات اتریش FFG، DFG آلمان، دولت ایالت باواریا، اتحادیه اروپا و فدراسیون صنایع اتریش تیرول حمایت مالی شد.