پیشرفت هاروارد در محاسبات کوانتومی: جهشی به سوی تصحیح خطا و کاهش نویز

پیشرفت قابل توجهی در محاسبات کوانتومی صورت گرفته است که توسط گروهی از محققان دانشگاه هاروارد به همراه QuEra Computing Inc، دانشگاه مریلند و موسسه فناوری ماساچوست فاش شد. آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی (دارپا) ایالات متحده آمریکا بودجه ای را برای توسعه یک پردازنده منحصر به فرد فراهم کرده است که با هدف غلبه بر دو مورد از عمده ترین مشکلات در این زمینه طراحی شده است: سر و صدا و اشتباهات

نویزهایی که بر کیوبیت‌ها (بیت‌های کوانتومی) تأثیر می‌گذارند و باعث اشتباهات محاسباتی می‌شوند، مانع مهمی برای محاسبات کوانتومی بوده‌اند که با این امر مواجه بوده‌اند. مشکل برای مدتی. در روند بهبود فناوری کامپیوتر کوانتومی، ثابت شده است که این یک مانع مهم است. از آغاز زمان، کامپیوترهای کوانتومی که حاوی بیش از هزار کیوبیت هستند برای انجام مقادیر عظیمی از تصحیح خطا مورد نیاز بوده اند. این موضوعی است که مانع از استفاده گسترده این رایانه ها شده است.

در یک تحقیق پیشگامانه که در مجله علمی معتبر Nature منتشر شد، تیمی که توسط دانشگاه هاروارد رهبری می شد، استراتژی خود را برای رسیدگی به این نگرانی ها فاش کرد. آنها ایده ی کیوبیت های منطقی را مطرح کردند که مجموعه ای از کیوبیت ها هستند که با درهم تنیدگی کوانتومی برای اهداف ارتباطی به یکدیگر متصل شده اند. برخلاف روش مرسوم تصحیح خطا که بر روی کپی های تکراری اطلاعات تکیه دارد، این تکنیک از افزونگی ذاتی که در کیوبیت های منطقی وجود دارد استفاده می کند.

تعداد 48 کیوبیت منطقی، که قبلا هرگز انجام نشده بود، توسط تیم به منظور انجام محاسبات در مقیاس بزرگ بر روی یک کامپیوتر کوانتومی تصحیح شده با خطا استفاده شد. با اثبات فاصله کد هفت، که نشان‌دهنده انعطاف‌پذیری قوی‌تر در برابر خطاهای کوانتومی است، این امر با ساخت و درهم‌تنیدگی بزرگ‌ترین کیوبیت‌های منطقی که تا کنون ایجاد شده است، قابل دستیابی است. بنابراین، این امر عملی شد.

برای ساخت پردازنده، هزاران اتم روبیدیم در یک محفظه خلاء جدا شدند و سپس با استفاده از لیزر و آهنربا تا دمایی که بسیار نزدیک به صفر مطلق بود سرد شدند. 280 اتم از این اتم ها با کمک لیزرهای اضافی به کیوبیت تبدیل و درهم پیچیده شدند که منجر به ایجاد 48 کیوبیت منطقی شد. این کیوبیت ها به جای استفاده از سیم، از طریق استفاده از موچین های نوری با یکدیگر ارتباط برقرار می کردند.

در مقایسه با ماشین‌های بزرگ‌تر قبلی که مبتنی بر کیوبیت‌های فیزیکی بودند، این کامپیوتر کوانتومی جدید نرخ بسیار کمتری از اشتباهات را در طول محاسبات نشان داد. به جای اصلاح اشتباهاتی که در طول محاسبات رخ می دهد، پردازنده مورد استفاده تیم هاروارد از مرحله تشخیص خطا پس از پردازش استفاده می کند. در طول این مرحله، خروجی های اشتباه کشف شده و دور ریخته می شوند. این یک رویکرد تسریع شده برای مقیاس‌بندی رایانه‌های کوانتومی فراتر از عصر کنونی کوانتوم مقیاس متوسط ​​نویز (NISQ) است که در حال حاضر در حال اجراست.

در نتیجه این دستاورد، فرصت های جدیدی برای محاسبات کوانتومی در دسترس قرار گرفته است. این دستاورد گام بزرگی به سوی توسعه رایانه‌های کوانتومی است که مقیاس‌پذیر، تحمل‌پذیر خطا و قادر به رسیدگی به مشکلاتی هستند که به طور سنتی غیرقابل حل بوده‌اند. به طور خاص، این مطالعه امکان انجام محاسبات و ترکیبات را برای رایانه‌های کوانتومی که با فناوری موجود در زمینه علوم رایانه قابل تصور نیست، برجسته می‌کند. این یک مسیر کاملاً جدید برای پیشرفت فناوری کوانتومی باز می کند.

منبع تصویر: Shutterstock

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://Blockchain.News/news/harvards-breakthrough-in-quantum-computing-a-leap-towards-error-correction-and-noise-reduction