16:33 2022-05-25
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Calcularea cuantică fără erori devine reală
_ Quantum fără erori Calculul devine real
În computerele moderne, erorile în timpul procesării și stocării informațiilor au devenit o raritate datorită fabricării de înaltă calitate. Cu toate acestea, pentru aplicațiile critice, unde chiar și erorile individuale pot avea efecte grave, se folosesc în continuare mecanisme de corectare a erorilor bazate pe redundanța datelor procesate.
Computerele cuantice sunt în mod inerent mult mai susceptibile la perturbări și, prin urmare, probabil că vor întotdeauna necesită mecanisme de corectare a erorilor, deoarece altfel erorile se vor propaga necontrolat în sistem și informațiile se vor pierde. Deoarece legile fundamentale ale mecanicii cuantice interzic copierea informațiilor cuantice, redundanța poate fi obținută prin distribuirea informațiilor cuantice logice într-o stare încurcată a mai multor sisteme fizice, de exemplu mai mulți atomi individuali.
Echipa condusă de Thomas Monz de la Departamentul de fizică experimentală de la Universitatea din Innsbruck și Markus Müller de la Universitatea RWTH Aachen și Forschungszentrum Jülich din Germania au reușit acum pentru prima dată să realizeze un set de operații de calcul pe doi biți cuantici logici care pot fi utilizați pentru a implementa orice operațiune posibilă . „Pentru un computer cuantic din lumea reală, avem nevoie de un set universal de porți cu care să putem programa toți algoritmii”, explică Lukas Postler, un fizician experimental din Innsbruck.
Operația cuantică fundamentală realizată
Echipa de cercetători a implementat acest set de poartă universală pe un computer cuantic cu capcană de ioni, cu 16 atomi prinși. Informația cuantică a fost stocată în doi biți cuantici logici, fiecare distribuit pe șapte atomi.
Acum, pentru prima dată, a fost posibilă implementarea a două porți de calcul pe acești biți cuantici toleranți la erori, care sunt necesare pentru un set universal de porți: o operație de calcul pe doi biți cuantici (o poartă CNOT) și o poartă T logică, care este deosebit de dificil de implementat pe biții cuantici toleranți la erori.
„Porțile T sunt operații foarte fundamentale”, explică fizicianul teoretician Markus Müller. „Sunt deosebit de interesanți, deoarece algoritmii cuantici fără porți T pot fi simulați relativ ușor pe computerele clasice, anulând orice posibilă accelerare. Acest lucru nu mai este posibil pentru algoritmii cu porți T”. Fizicienii au demonstrat poarta T preparând o stare specială într-un bit cuantic logic și teleportând-o la un alt bit cuantic printr-o operație de poartă încurcată.
Complexitatea crește, dar și acuratețea
În biții cuantici logici codificați, informațiile cuantice stocate sunt protejate de erori. Dar acest lucru este inutil fără operații de calcul și aceste operațiuni sunt ele însele predispuse la erori.
Cercetătorii au implementat operații pe qubiții logici în așa fel încât erorile cauzate de operațiile fizice subiacente pot fi, de asemenea, detectate și corectate. . Astfel, au implementat prima implementare tolerantă la erori a unui set universal de porți pe biți cuantici logici codificați.
„Implementarea tolerantă la erori necesită mai multe operațiuni decât operațiuni fără toleranță la erori. Aceasta va introduce mai multe erori la scara atomilor unici, dar, cu toate acestea, operațiunile experimentale pe qubiții logici sunt mai bune decât operațiunile logice care nu sunt tolerante la erori”, este încântat să raporteze Thomas Monz. „Efortul și complexitatea cresc, dar calitatea rezultată este mai bună.” De asemenea, cercetătorii au verificat și au confirmat rezultatele lor experimentale folosind simulări numerice pe computere clasice.
Fizicienii au demonstrat acum toate elementele de bază ale calculului tolerant la erori pe un computer cuantic. Sarcina acum este de a implementa aceste metode pe computere cuantice mai mari și, prin urmare, mai utile. Metodele demonstrate la Innsbruck pe un computer cuantic cu capcană de ioni pot fi folosite și pe alte arhitecturi pentru calculatoare cuantice.
Cercetarea a fost publicată în Nature.
Comentarii:
Adauga Comentariu