Harvardin läpimurto kvanttitietokoneissa: harppaus kohti virheenkorjausta ja kohinan vähentämistä

Kvanttilaskennassa on tapahtunut huomattavaa edistystä, jonka paljasti ryhmä Harvardin yliopiston tutkijoita yhdessä QuEra Computing Inc:n, Marylandin yliopiston ja Massachusetts Institute of Technologyn kanssa. Yhdysvaltojen DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency) on rahoittanut ainutlaatuisen prosessorin kehittämistä, joka on suunniteltu ratkaisemaan kaksi alan suurinta ongelmaa: melua ja virheitä.

Kohina, joka vaikuttaa kubitteihin (kvanttibitteihin) ja aiheuttaa laskentavirheitä, on ollut merkittävä este kvanttilaskennalle, joka on joutunut kohtaamaan tämän vaikeus jo jonkun aikaa. Tämä on osoittautunut merkittäväksi esteeksi kvanttitietotekniikan kehittämisessä. Aikojen alusta lähtien yli tuhat kubittia sisältäviä kvanttitietokoneita on tarvittu valtavien määrien virheenkorjausten tekemiseen. Tämä on ongelma, joka on estänyt näiden tietokoneiden laajan käytön.

Mullistavassa tutkimuksessa, joka julkaistiin vertaisarvioidussa tieteellisessä Nature-lehdessä, Harvardin yliopiston johtama ryhmä paljasti strategiansa näiden huolenaiheiden käsittelemiseksi. He keksivät idean loogisista kubiteista, jotka ovat kubittien kokoelmia, jotka on linkitetty toisiinsa kvanttisekoituksella viestintätarkoituksiin. Toisin kuin perinteinen virheenkorjausmenetelmä, joka perustuu tietojen kaksoiskopioihin, tämä tekniikka hyödyntää loogisissa kubiteissa esiintyvää luontaista redundanssia.

Ryhmä käytti 48 loogisen kubitin määrää, jota ei ollut koskaan aikaisemmin suoritettu, suorittaakseen tehokkaasti suuren mittakaavan laskutoimituksia virhekorjatulla kvanttitietokoneella. Todistamalla seitsemän koodin etäisyys, joka osoittaa vahvempaa sietokykyä kvanttivirheitä vastaan, tämä tehtiin saavutettavissa rakentamalla ja sotkemalla suurimmat koskaan luodut loogiset kubitit. Siksi tämä tehtiin käytännössä.

Prosessorin rakentamiseksi tuhansia rubidiumatomeja erotettiin tyhjiökammiossa ja jäähdytettiin sitten lasereilla ja magneeteilla lämpötilaan, joka oli hyvin lähellä absoluuttista nollaa. 280 näistä atomeista muutettiin kubiteiksi ja kietoutui lisälaserien avulla, mikä johti 48 loogisen kubitin luomiseen. Sen sijaan, että käyttivät johtoja, nämä kubitit kommunikoivat keskenään optisten pinsettien avulla.

Verrattuna aikaisempiin suurempiin koneisiin, jotka perustuvat fyysisiin kubitteihin, tämä uusi kvanttitietokone osoitti paljon vähemmän virheitä laskelmissa. Laskentavirheiden korjaamisen sijaan Harvardin tiimin käyttämä prosessori sisältää jälkikäsittelyn virheiden havaitsemisvaiheen. Tämän vaiheen aikana virheelliset tulosteet löydetään ja hylätään. Tämä on nopeutettu lähestymistapa kvanttitietokoneiden skaalaamiseen nykyisen Noisy Intermediate-Scale Quantumin (NISQ) iän jälkeen, joka on tällä hetkellä voimassa.

Tämän saavutuksen seurauksena kvanttilaskentaan on avautunut uusia mahdollisuuksia. Saavutus on iso askel kohti kvanttitietokoneiden kehitystä, jotka ovat skaalautuvia, vikasietoisia ja pystyvät ratkaisemaan perinteisesti vaikeasti ratkaistuja ongelmia. Erityisesti tutkimuksessa korostetaan kvanttitietokoneiden mahdollisuutta suorittaa laskelmia ja kombinatoriikkaa, jotka eivät ole ajateltavissa tietotekniikan alalla nyt saatavilla olevalla tekniikalla. Tämä avaa kokonaan uuden tien kvanttiteknologian kehitykselle.

Kuvalähde: Shutterstock

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://Blockchain.News/news/harvards-breakthrough-in-quantum-computing-a-leap-towards-error-correction-and-noise-reduction