Google je korak bliži Error-Corrected kvantnom računanju
Jedna od najvećih prepreka korisnim kvantnim računarima je to koliko su današnji uređaji skloni greškama.
Kako ispraviti greške u kvantnom računanju
Sada je Google pružio eksperimentalnu demonstraciju kako da reši ovaj problem i poveća ga za mnogo veće uređaje. Moć kvantnih računara dolazi iz njihove sposobnosti da manipulišu egzotičnim kvantnim stanjima, ali ta stanja su vrlo krhka i lako se uznemiruju izvorima buke, toplote ili elektromagnetnih polja. To može uneti greške u proračune i opšte je prihvaćeno da će u ove uređaje biti potrebno ugraditi korekciju grešaka pre nego što budu mogli da obave bilo kakav ozbiljan posao. Problem je što je najočigledniji način provere grešaka – izvan kvantnog računara.
Za razliku od normalnih binarnih bitova, kubiti u srcu kvantnog računara mogu postojati u stanju poznatom kao superpozicija, gde njihova vrednost može istovremeno biti 0 i 1. Svaki pokušaj merenja kubita dovodi do pada ovog stanja na 0 ili 1, izbacujući iz koloseka bilo koji proračun u koji je bio uključen. Da bi zaobišli ovaj problem, naučnici su se okrenuli drugom kvantnom fenomenu nazvanom zapletenost, koji suštinski povezuje stanje dva ili više kubita. Ovo se može koristiti za spajanje mnogo kubita da bi se stvorio jedan „logički kubit“ koji kodira jednu superpoziciju. U teoriji, ovo omogućava otkrivanje i ispravljanje grešaka u pojedinačnim fizičkim kubitima, a da ukupna vrednost logičkog kubita ne bude oštećena. Da bi se otkrile ove greške, takozvani „data kubiti“ koji kodiraju superpoziciju takođe su isprepleteni sa drugima poznatim kao „merni kubiti“.
Merenjem ovih kubita moguće je utvrditi da li su susedni kubiti podataka doživeli grešku, o kakvoj se grešci radi i u teoriji je ispravili, sve bez stvarnog očitavanja njihovog stanja i narušavanja superpozicije logičkog kubita. Iako ove ideje nisu nove, njihova primena do sada se pokazala nedostižnom i još uvek je postojalo nekoliko znakova pitanja koliko bi šema mogla biti efikasna. Ali sada je Google demonstrirao pristup u svom 52-kubitnom kvantnom procesoru Sicamore i pokazao da bi trebalo da se poveća kako bi pomogao u stvaranju kvantnih računara otpornih na kvarove u budućnosti.
Stvaranje logičkog kubita oslanja se na ono što je poznato kao stabilizacioni kod, koji izvodi potrebne operacije za povezivanje različitih fizičkih kubita i periodičnu proveru grešaka. U svom radu u časopisu Nature istraživači Google-a opisuju kako su isprobali dva različita koda: jedan koji je stvorio dugačak lanac naizmeničnih kubita podataka i mernih kubita i drugi koji je stvorio 2D rešetku dve različite vrste. Tim je počeo da primenjuje linearni kod sa 5 fizičkih kubita, a zatim ga je postepeno skalirao do 21. Ključno je što su po prvi put pokazali da je dodavanje više kubita rezultiralo eksponencijalnim povećanjem sposobnosti suzbijanja grešaka. Međutim, još uvek je dug put.
Za početak su otkrili samo greške i zapravo nisu isprobali postupak ispravljanja svojeglavih kubita. I dok linearni kod može da otkrije dve glavne vrste grešaka – prevrtanje bita i prevrtanje faze, ne može oba odjednom. Drugi kod koji su isprobali sposoban je da otkrije obe vrste grešaka, ali ih je teže mapirati. Ova postavka je i sama podložnija greškama, a performanse fizičkih kubita moraće da se poboljšaju pre nego što ovaj pristup uspe da demonstrira suzbijanje grešaka. Međutim, ovaj pristup zasnovan na rešetki bio je mala proba „površinskog koda“ za koji Google veruje da će na kraju rešiti korekciju grešaka u budućim velikim kvantnim računarima. Istraživanje jasno pokazuje da su osnovni principi ispravljanja grešaka zdravi i da će u budućnosti moći da podrže mnogo veće kvantne računare.
Izvor: Singularityhub
