क्या "इरेज़र एरर" की एक नई प्रणाली क्वांटम त्रुटि सुधार की कुंजी हो सकती है?

क्वांटम कंप्यूटर विकसित करने में सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक त्रुटि है सुधारएन। क्वांटम कंप्यूटिंग में त्रुटियां काफी आम हैं, मुख्यतः पर्यावरणीय शोर और सिस्टम की समग्र नाजुकता के कारण। ये त्रुटियां गलत माप का कारण बन सकती हैं और क्वांटम प्रोग्रामिंग के परिणामों को तिरछा कर सकती हैं। कई कंपनियां, जैसे आईबीएम और गूगल, इन त्रुटियों को ठीक करने के तरीकों पर काम कर रहे हैं या क्वांटम कंप्यूटरों को अधिक त्रुटि-सबूत बनाने के लिए पुनर्गणना कर रहे हैं। से एक नए पेपर में संचार प्रकृति, प्रिंसटन यूनिवर्सिटी की एक टीम "इरेज़र एरर" नामक एक प्रणाली को देखकर त्रुटि सुधार के लिए एक वैकल्पिक विधि प्रदान करती है।

क्वांटम त्रुटि सुधार (क्यूईसी) क्या है?

क्‍योंकि क्‍यूबिट, क्‍वांटम कंप्‍यूटर की कोर यूनिट, काफी हैं नाज़ुक, वे त्रुटियों के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। "क्वांटम कंप्यूटिंग में केंद्रीय समस्या अब क्वांटम त्रुटि सुधार को लागू करने के लिए पर्याप्त उच्च-निष्ठा qubits प्राप्त कर रही है," समझाया गया जेफरी थॉम्पसन, प्रिंसटन विश्वविद्यालय में एक सहयोगी प्रोफेसर और अध्ययन के प्रमुख शोधकर्ता के साथ एक साक्षात्कार में क्वांटम प्रौद्योगिकी के अंदर. अधिकांश प्रकार के क्वांटम त्रुटि सुधार के लिए (क्यूईसी), क्वांटम कंप्यूटर के भीतर त्रुटियों को पहचानने और सुधारने के लिए एक एल्गोरिथ्म का उपयोग किया जाता है। जबकि ये एल्गोरिदम गणितीय दृष्टिकोण पर आधारित हैं, वे परिपूर्ण से बहुत दूर हैं। जैसा कि थॉम्पसन ने समझाया: "इन मानक क्वांटम त्रुटि सुधार, आपको अपने qubits पर होने वाली त्रुटियों के स्थान और प्रकार दोनों का निर्धारण करना होगा, अवलोकनों के एक सीमित सेट से, जिसे सिंड्रोम माप के रूप में जाना जाता है। जबकि ये सिंड्रोम माप त्रुटियों को इंगित करने में सहायक होते हैं, वे हमेशा सफल त्रुटि सुधार की ओर नहीं ले जाते हैं। थॉम्पसन ने कहा, "त्रुटि सुधार तब विफल हो जाता है जब आपके पास इन निर्धारणों को स्पष्ट रूप से करने के लिए पर्याप्त जानकारी नहीं होती है, जो तब होती है जब बहुत अधिक त्रुटियां होती हैं।"

मिटाना त्रुटि ढूँढना

त्रुटियों की कुल संख्या को कम करके इस समस्या को ठीक करने के बजाय, थॉम्पसन और उनकी टीम ने त्रुटियों की पहचान करना आसान बनाने के लिए काम किया। यटरबियम क्वाइब की संरचना का अध्ययन करते समय उन्होंने इसे लगभग दुर्घटना से पाया। येटरबियम के बाहरी शेल में दो इलेक्ट्रॉन त्रुटि सुधार में मदद करने में महत्वपूर्ण नहीं लग रहे थे। त्रुटि के भौतिक कारणों में गोता लगाते हुए, शोधकर्ता एक ऐसी प्रणाली विकसित करने में सक्षम थे जहां त्रुटि का स्रोत गलत डेटा को मिटा देता है या समाप्त कर देता है। इरेज़र सिस्टम ने क्वांटम त्रुटियों को बाहरी इलेक्ट्रॉनों में ऊर्जा बदलाव से जोड़कर काम किया। थॉम्पसन इस विशेष प्रणाली को "इरेज़र एरर" कहते हैं, और यह यह दिखाने में मदद कर सकता है कि डेटा कहाँ गलत है। थॉम्पसन ने कहा, "एक 'इरेज़र' त्रुटि एक विशेष प्रकार है जो अपने स्वयं के स्थान को प्रकट करती है, इसलिए आप त्रुटि प्रकार का पता लगाने के लिए सिंड्रोम की अधिक जानकारी का उपयोग कर सकते हैं।" "यह आपको अधिक त्रुटियों को संभालने की अनुमति देता है, और इसलिए त्रुटि सुधार के प्रदर्शन को बढ़ाता है।" शास्त्रीय कंप्यूटिंग में इरेज़र त्रुटियां आम हैं लेकिन अब केवल क्वांटम कंप्यूटिंग में ही मानी जाती हैं।

इरेज़र त्रुटियों का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने पाया कि उनकी नई तकनीक a . का सामना कर सकती है 4.1% तक त्रुटि दर, जो वर्तमान क्वांटम कंप्यूटरों के लिए संभव है। पिछले सिस्टम त्रुटि के उच्च प्रतिशत से अभिभूत होने से पहले केवल 1% की त्रुटि दर का सामना कर सकते थे। थॉम्पसन का मानना ​​​​है कि यह उच्च प्रतिशत एक बड़ा क्वांटम कंप्यूटर बना सकता है जिसमें अधिक मात्रा में संभावित वास्तविकता हो। थॉम्पसन ने कहा, "यदि आपके पास इरेज़र त्रुटियों के पक्षपाती हैं, तो आपको उतने की आवश्यकता नहीं है, और वे बदतर प्रदर्शन कर सकते हैं।" "मापदंडों की कुछ श्रेणियों के लिए, पारंपरिक qubits की तुलना में एक निश्चित स्तर के QEC प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए इरेज़र-बायस्ड qubits को 10 x या 100x कम qubits की आवश्यकता हो सकती है।" अपने क्वांटम कंप्यूटरों को बढ़ाने की चाहत रखने वाली कई कंपनियों के लिए, इन लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए एक इरेज़र एरर सिस्टम महत्वपूर्ण हो सकता है। थॉम्पसन ने कहा, "इसे हासिल करने के लिए मौजूदा क्वैब को सूक्ष्म रूप से नया स्वरूप देना संभव हो सकता है।" "इस विचार में बहुत रुचि है।"

Kenna Hughes-Castleberry इनसाइड क्वांटम टेक्नोलॉजी और JILA में साइंस कम्युनिकेटर (कोलोराडो बोल्डर और NIST विश्वविद्यालय के बीच एक साझेदारी) में एक कर्मचारी लेखक हैं। उनके लेखन बीट्स में डीप टेक, मेटावर्स और क्वांटम टेक्नोलॉजी शामिल हैं। आप उसकी वेबसाइट पर उसके और काम पा सकते हैं: https://kennacastleberry.com/