Секретний інгредієнт квантових обчислень: Вчені навчилися програмувати помилки

• [Facebook](#)
• [X](#)
• [Reddit](#)
•

(#)
• [Flipboard](#) 0 Приєднатися до обговорення Зробіть нас пріоритетним джерелом у Google Дослідники розробили новий чіп, який перетворює одну з найбільших слабкостей квантових обчислень на програмовану функцію. Вони стверджують, що цей піонерський експеримент може мати значні наслідки для розробки майбутніх квантових комп’ютерів із корекцією помилок та високою відмовостійкістю. На відміну від класичних цифрових бітів, які мають стан “увімкнено” або “виvмкнено”, квантовий біт (кубіт) характеризується значно вищим рівнем збоїв — приблизно 1 на 1000, тоді як у цифрових бітів цей показник становить 1 на 1 мільярд. Це зумовлено чутливістю квантових комп’ютерів до “шуму” — перешкод, які часто вважаються головною перепоною на шляху до того, щоб квантові комп’ютери перевершили найпотужніші суперкомп’ютери. Зі збільшенням масштабу квантових систем, необхідних для виконання корисних завдань, рівень шуму, як правило, зростає. Інженери можуть боротися з цим шумом за допомогою різноманітних методів корекції помилок. Однак, попри нещодавній прогрес у цій галузі, розробка справді відмовостійкого квантового комп’ютера залишається викликом. Причина полягає в тому, що шум виникає з різноманітних джерел, багато з яких перебувають поза контролем науковців. Це включає непередбачувані коливання магнітного поля Землі, сусіднє випромінювання від Wi-Fi роутерів та інших електронних пристроїв, космічні промені з космосу, і навіть сусідні кубіти. Така непередбачуваність ускладнювала вивчення цього шуму. Однак тепер дослідники запропонували експеримент, який змінює парадигму корекції помилок. Замість того, щоб намагатися позбутися шуму в квантовій системі, вони створили чіп, який дозволяє їм навмисно вводити помилки, щоб вивчати шум та втрату сигналу в контрольованому середовищі. У новому дослідженні, опублікованому 9 травня в журналі Nature Communications, вчені описали, як цей квантовий комп’ютерний чіп використовує фотони, захоплені лазерними імпульсами, як кубіти. Він також має те, що дослідники назвали “бічним каналом”, до якого можуть бути перенаправлені фотони, що дозволяє команді імітувати втрати, які виникають за нормальних умов експлуатації, та детально їх вивчати. > “У багатьох квантових експериментах усе, що не відповідає ідеалізованій теоретичній моделі, просто розглядається як втрата і ігнорується”, — зазначив Ґовінд Крішна, перший автор дослідження та докторант Королівського технологічного інституту (KTH) у Швеції. “Цей чіп дозволяє нам контрольовано симулювати ці неідеальні процеси”.

(Зображення: David Callahan, CC BY 0) Чіп можна програмувати для імітації помилок різними способами, що робить можливим моделювання специфічних типів втрат, спричинених шумом. Дослідники можуть фактично модулювати рівень шуму, який симулюється системою, створюючи умови для практичного вивчення. Вони досягають цього, регулюючи кількість фотонів, що відхиляються, та ступінь квантової суперпозиції, за допомогою якої кубіти обмінюються інформацією через простір і час шляхом процесу, відомого як квантова заплутаність. > “Чіп працює трохи як програмований залізничний вузол для квантового світла”, — пояснив Крішна. “Змінюючи керуючі сигнали, ми можемо визначати, чи фотони переважно залишаються на головному шляху, чи здебільшого перенаправляються до каналу втрат, чи потрапляють у стани суперпозиції, що залежать від їхньої квантової інтерференції”. Це означає, що сам шум стає активом, який науковці можуть використовувати для подальшого вдосконалення систем квантових обчислень, замість того, щоб намагатися його усунути.
• Прорив від Microsoft може зменшити кількість помилок у квантових комп’ютерах у 1000 разів
• Квантовий інтернет стає ближчим завдяки новому чіпу — він допомагає передавати квантові сигнали волоконно-оптичними кабелями в реальному світі
• Вчені навчили модель ШІ за допомогою квантового комп’ютера IBM — і вона правильно відповіла на запитання, які не під силу базовій моделі Згідно з дослідженням, нова конструкція чіпа може моделювати помилки в будь-якому типі квантової системи — навіть у нефотонних системах, таких як квантові комп’ютери на основі надпровідних кубітів або розроблені з використанням кубітів на нейтральних атомах. Зрештою, науковці прагнуть надати дослідникам більше інструментів для вивчення того, як шум проникає та накопичується в квантових схемах. Це, теоретично, може призвести до глибшого розуміння того, як реалізувати більш ефективні методи корекції помилок у майбутніх системах, особливо з огляду на їх масштабування та взаємодію з навколишнім середовищем. > “Розуміння того, як квантові системи поводяться в умовах цього “безладу”, є критично важливим, якщо ми хочемо, щоб наші експерименти розповідали нам про реальну природу, а не лише про ідеалізовані установки”, — підкреслив Крішна.

Порада від Business News:

Ця розробка є значним кроком уперед для сфери квантових обчислень. Можливість контрольовано вводити та вивчати помилки відкриває нові шляхи для розробки більш надійних і відмовостійких квантових комп’ютерів. Це означає, що майбутні квантові технології, які потенційно можуть революціонізувати науку, медицину та фінанси, стають ближчими до реалізації.

Sourse: www.livescience.com