_ Folosind „ stările de pisică pentru a realiza calculatoare cuantice tolerante la erori

Corectarea erorilor în calculatoarele cuantice ar putea fi simplificată printr-un nou protocol propus de o echipă RIKEN bazată pe „stări de pisică”. Ar putea reduce resursele de calcul necesare pentru a remedia erorile la același nivel ca computerele convenționale, făcând computerele cuantice mai ieftine și mai compacte.

Computerele cuantice se profilează din ce în ce mai mari la orizontul de calcul. Ei au demonstrat deja capacitatea de a depăși computerele tradiționale pentru anumite tipuri de calcule. Dar sunt mai predispuși la erori decât computerele convenționale.

Deoarece computerele tradiționale se bazează pe biți care sunt fie 0, fie 1, singura eroare la care sunt susceptibile este atunci când un bit se întoarce accidental de la 0 la 1 sau invers.

Dar calculatoarele cuantice folosesc qubiți, care pot fi într-o suprapunere a două stări. Când stările sunt reprezentate pe o sferă, unghiul dintre cele două stări este cunoscut sub numele de faza qubitului. Această fază poate fi inversată și în computerele cuantice. Prin urmare, au nevoie de mai multe resurse de calcul pentru a corecta această sursă suplimentară de eroare.

O modalitate atractivă de a evita această problemă este utilizarea qubiților bazați pe așa-numitele stări cat. Aceste stări sunt numite după pisica ipotetică a lui Schrödinger, care este simultan moartă și vie până când este observată. Prin analogie, stările de pisică sunt suprapuneri a două stări cu fază opusa.

Spre deosebire de alți qubiți, qubiții de stare de pisică nu pot suferi inversări de fază, astfel încât inginerii care produc computere cuantice bazate pe acestea trebuie să-și facă griji doar cu privire la inversarea biților— la fel ca în computerele convenționale. Cercetătorii explorează acum cum să folosească acești qubiți de stare pisică pentru a efectua calcule.

Acum, Ye-Hong Chen și patru colegi, toți de la Centrul RIKEN pentru calcul cuantic, au demonstrat teoretic o modalitate de a utilizați stări cat pentru a realiza porți tolerante la erori pentru conectarea mai multor qubiți într-un proces cunoscut sub numele de întanglement.

„Computerele convenționale pot procesa date doar câte un bit, dar întanglementul permite computerelor cuantice să proceseze o mulțime de date simultan”, explică Chen. „Porțile pot genera rapid stări de pisică încurcate cu o precizie ridicată.”

Echipa a arătat că astfel de porți cuantice tolerante la erori ar putea fi folosite pentru a implementa un algoritm de căutare cuantică cu o eficiență ridicată. Algoritmul va permite căutarea bazelor de date mai rapid decât este posibil în prezent folosind computere convenționale.

„Să presupunem că căutați o cheie care va deschide o casetă între 100 de chei. În medie, veți avea nevoie de pentru a încerca 50 de chei folosind un algoritm de căutare convențional pentru a identifica singura cheie care deschide acea casetă”, spune Chen. „Dar cu algoritmul de căutare cuantică media este de numai 10 încercări”, spune Chen.

Lucrarea este publicată în jurnalul Physical Review Applied.

Echipa explorează acum cum să dezvoltați alți algoritmi cuantici utili bazați pe coduri cuantice tolerante la erori.

(Fluierul)