Pengantar
Dalam dunia koreksi kesalahan kuantum, pihak yang tidak diunggulkan akan datang menggantikan sang raja.
Minggu lalu, simulasi baru dari dua kelompok melaporkan bahwa kelas kode koreksi kesalahan kuantum yang semakin meningkat ternyata lebih efisien dibandingkan dengan standar emas saat ini, yang dikenal sebagai kode permukaan. Semua kode tersebut bekerja dengan mengubah sekumpulan qubit yang rawan kesalahan menjadi kelompok qubit โterlindungโ yang jauh lebih kecil dan jarang membuat kesalahan. Namun dalam dua simulasi tersebut, kode pemeriksaan paritas kepadatan rendah โ atau LDPC โ dapat membuat qubit yang dilindungi menjadi 10 hingga 15 kali lebih sedikit qubit mentah dibandingkan kode permukaan. Tidak ada kelompok yang menerapkan lompatan simulasi ini pada perangkat keras sebenarnya, namun cetak biru eksperimental menunjukkan bahwa kode-kode ini, atau kode-kode serupa, dapat mempercepat hadirnya perangkat kuantum yang lebih mumpuni.
โSepertinya ini akan membuahkan hasil,โ kata Daniel Gottesman dari Universitas Maryland, yang mempelajari kode LDPC tetapi tidak terlibat dalam penelitian terbaru. โ[Kode-kode] ini bisa menjadi hal-hal praktis yang dapat sangat meningkatkan kemampuan kita dalam membuat komputer kuantum.โ
Komputer klasik berjalan pada bit yang jarang mengalami misfire. Namun objek mirip partikel โ qubit โ yang menggerakkan komputer kuantum kehilangan kekuatan kuantumnya ketika ada sesuatu yang mendorongnya keluar dari kondisi rapuhnya. Untuk membujuk qubit masa depan agar berguna, para peneliti berencana untuk menggunakannya koreksi kesalahan kuantum, praktik menggunakan qubit tambahan untuk menyandikan informasi secara berlebihan. Semangatnya mirip dengan melindungi pesan dari listrik statis dengan mengucapkan setiap kata dua kali, menyebarkan informasi ke lebih banyak karakter.
Raja Kanonik
Pada tahun 1998, Alexei Kitaev dari Institut Teknologi California dan Sergey Bravyi, yang saat itu dari Institut Fisika Teoritis Landau di Rusia, memperkenalkan kode permukaan koreksi kesalahan kuantum. Ini mengatur qubit ke dalam kotak persegi dan menjalankan sesuatu seperti permainan Minesweeper: Setiap qubit terhubung ke empat tetangga, jadi memeriksa qubit pembantu yang ditunjuk memungkinkan Anda diam-diam mengintip empat qubit pembawa data. Bergantung pada apakah cek tersebut menghasilkan angka 0 atau 1, Anda dapat menyimpulkan apakah beberapa tetangga telah melakukan kesalahan. Dengan memeriksa seluruh papan, Anda dapat menyimpulkan di mana kesalahannya dan memperbaikinya.
Pengantar
Melalui pemeriksaan ini โ dan penyesuaian yang lebih halus pada qubit yang rapuh โ Anda juga dapat menyembunyikan qubit yang andal di seluruh qubit pembawa data blok persegi, tidak tepat di sini atau di sana, tetapi di mana-mana. Selama qubit yang rapuh menjaga operasi Minesweeper berjalan dengan lancar, qubit yang tersembunyi tetap aman dan dapat dimanipulasi untuk melakukan operasi. Dengan cara ini, kode permukaan secara elegan menggabungkan banyak qubit jelek menjadi satu qubit yang jarang mengalami kesalahan.
โHal yang sedikit mengganggu bagi saya adalah kode permukaan adalah hal paling sederhana yang dapat Anda pikirkan,โ katanya Nikolas Breukmann, seorang fisikawan yang menjadi ahli matematika di Universitas Bristol yang telah menghabiskan waktu bertahun-tahun mencoba memperbaiki skema tersebut. โDan kinerjanya sangat baik.โ
Kode tersebut menjadi standar emas untuk koreksi kesalahan; itu sangat toleran terhadap qubit yang berperilaku buruk, dan gridnya mudah untuk divisualisasikan. Akibatnya, kode permukaan memengaruhi desain prosesor kuantum dan peta jalan kuantum.
โItu adalah hal yang harus dilakukan,โ kata Barbara Terhal, seorang ahli teori informasi kuantum di lembaga penelitian QuTech di Belanda. โIni adalah chip yang harus kamu buat.โ
Kelemahan dari kode permukaan, yang belum sepenuhnya didemonstrasikan dalam praktik, adalah keinginan yang tidak pernah terpuaskan terhadap qubit. Blok qubit jelek yang lebih besar diperlukan untuk melindungi qubit yang andal dengan lebih kuat. Dan untuk membuat beberapa qubit terlindungi, Anda perlu menyatukan beberapa blok. Bagi para peneliti yang bermimpi menjalankan algoritma kuantum pada banyak qubit yang dilindungi, ini adalah beban yang berat.
Pada tahun 2013, Gottesman melihat potensi jalan keluar dari kekacauan ini.
Peneliti termasuk Terhal dan Bravyi pernah melakukannya menemukan bukti menunjukkan bahwa, untuk kode datar yang hanya menghubungkan tetangga ke tetangga, kode permukaan berfungsi sebaik yang Anda harapkan. Namun bagaimana jika Anda mengizinkan setiap pemeriksaan untuk menghubungkan qubit yang berjauhan? Para ahli teori informasi kuantum sudah mulai mengeksplorasi kode-kode yang menampilkan koneksi โnonlokalโ, yang biasa disebut kode LDPC. (Yang membingungkan, kode permukaan secara teknis juga merupakan kode LDPC, namun dalam praktiknya istilah ini sering merujuk pada anggota klan yang lebih eksotik dengan pemeriksaan nonlokal.)
Gottesman kemudian menunjukkan bahwa kode LDPC tertentu mungkin tidak terlalu rakus: Kode tersebut dapat menjejalkan beberapa qubit yang dilindungi ke dalam satu blok, yang akan membantu menghindari persyaratan qubit kode permukaan yang membengkak untuk algoritma yang lebih besar.
Namun karya Gottesman sangat diidealkan dan pada dasarnya dianggap sebagai kumpulan qubit yang tak terbatas. Tantangan praktisnya adalah melihat apakah para peneliti dapat memperkecil kode LDPC agar berfungsi di perangkat kuantum nyata, sambil mempertahankan keuletannya.
Mendemonstrasikan Perlindungan Virtual
Selama dua tahun terakhir, Breuckmann dan peneliti lain telah mulai meneliti kinerja kode LDPC yang dapat dijalankan pada sistem yang semakin kecil. Harapannya adalah bahwa beberapa qubit mungkin cocok dengan perangkat masa kini, yang mungkin dapat menghasilkan 100 qubit mentah.
Minggu lalu, tim peneliti di IBM yang dipimpin oleh Bravyi meluncurkan simulasi cetak biru LDPC terkecil dan paling konkret, berdasarkan kode LDPC dari a kertas yang kurang dikenal diterbitkan pada tahun 2012. Ini dimulai dengan pemeriksaan kode permukaan terhadap empat qubit tetangga dan menambahkan dua qubit โnonlokalโ yang dipilih dengan cermat.
Mereka mensimulasikan berbagai kesalahan yang mungkin timbul jika kode tersebut dijalankan pada sirkuit nyata, prosesnya seperti memasukkan jet tempur digital ke dalam terowongan angin digital dan melihat bagaimana ia terbang. Dan mereka menemukan bahwa kode mereka dapat melindungi qubit yang dapat diandalkan jauh lebih efisien dibandingkan kode permukaan. Dalam satu pengujian yang dijalankan, kode tersebut mengambil 288 qubit mentah yang mengalami kegagalan 0.1% dan menggunakannya untuk membuat 12 qubit terlindungi dengan tingkat kegagalan 10,000 kali lebih rendah. Untuk tugas yang sama, tim memperkirakan, kode permukaan akan membutuhkan lebih dari 4,000 input qubit.
โKami sangat terkejut dengan hal itu,โ kata Andrew Cross, peneliti di tim IBM.
Simulasi ini menunjukkan kemungkinan mendapatkan koreksi kesalahan besok, karena meskipun tidak ada yang memiliki akses ke 4,000 qubit, perangkat dengan ratusan qubit sudah dekat.
โAnda dapat melihat toleransi kesalahan yang cukup besar pada perangkat yang memiliki jumlah qubit yang kita miliki saat ini,โ kata Gottesman.
Sehari setelah pracetak IBM muncul, sebuah kolaborasi peneliti multi-institusi dipimpin oleh Mikhail lukin dari Universitas Harvard dan LiangJiang dari Universitas Chicago memposting hasil serupa. (Para peneliti menolak untuk mendiskusikan pekerjaan mereka, yang telah diserahkan ke jurnal peer-review.) Mereka telah membersihkan dua penelitian lainnya. LDPC Kode, memodifikasinya untuk simulasi, dan menemukan bahwa mereka juga memerlukan kira-kira sepersepuluh jumlah qubit masukan untuk menghasilkan lusinan hingga ratusan qubit yang baik, jika dibandingkan dengan kode permukaan.
Namun membuat F-35 lebih sulit daripada melakukan simulasi F-35, dan membuat perangkat yang siap kode LDPC juga akan sangat menantang. โAda dua hal utama yang dapat menghentikan hal-hal ini untuk mengambil alih,โ kata Gottesman.
Pertama, menciptakan koneksi nonlokal antar qubit adalah hal yang sulit, terutama bagi perusahaan seperti IBM yang membuat qubit dari sirkuit superkonduktor yang tidak bergerak. Menghubungkan sirkuit tersebut dengan tetangganya adalah hal yang wajar, tetapi membuat hubungan antara qubit yang jauh bukanlah hal yang wajar.
Pengantar
Kedua, kode LDPC unggul ketika qubit yang dilindungi digunakan untuk memori, seperti dalam simulasi IBM. Namun ketika menggunakan qubit yang samar-samar dan tumpang tindih untuk penghitungan, struktur kode nonlokal yang kusut membuatnya lebih sulit untuk memilih dan mengarahkan qubit yang diinginkan.
โKami tahu bahwa pada prinsipnya perhitungan ini mungkin dilakukan,โ kata Gottesman, yang membuat sketsa skema untuk melakukan hal tersebut dalam karyanya pada tahun 2013. โTetapi kami tidak tahu apakah hal itu mungkin dilakukan dengan cara yang benar-benar praktis.โ
Lukin dan rekannya mengambil langkah sederhana untuk mengatasi kelemahan utama ini. Salah satu alasannya adalah tim melakukan simulasi komputasi end-to-end dengan menggabungkan memori kuantum yang dilindungi LDPC dengan prosesor kuantum yang dilindungi kode permukaan. Dalam skema tersebut, penghematan qubit sebagian besar mampu bertahan dari beban penghitungan, namun menyebabkan biaya komputasi memerlukan waktu lebih lama untuk dijalankan.
Selanjutnya, tim Lukin menyesuaikan simulasi mereka dengan suatu jenis qubit yang berkeliaran bebas yang secara alami cocok untuk mengatur koneksi jarak jauh. Berbeda dengan rangkaian superkonduktor stasioner, qubitnya adalah atom yang ditahan oleh sinar laser. Dengan menggerakkan laser, mereka dapat menghubungkan qubit yang jauh. โIni luar biasa untuk kode LDPC,โ kata Breuckmann.
Kapan โ atau bahkan apakah โ kode LDPC akan menjadi praktis masih belum pasti. Demonstrasi puluhan qubit memori yang andal kemungkinan besar akan terjadi setidaknya beberapa tahun lagi bahkan dalam perkiraan yang paling cerah sekalipun, dan perhitungannya masih jauh dari yang diharapkan. Namun simulasi baru-baru ini membuat kode permukaan semakin tampak seperti batu loncatan menuju komputasi kuantum, bukan tujuannya.
โAda alasan mengapa kode permukaan telah ada selama 20 tahun,โ kata Breuckmann. โSulit untuk mengalahkannya, tapi sekarang kami punya bukti bahwa kami benar-benar bisa mengalahkannya.โ
- Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
- PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
- PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
- PlatoESG. Otomotif / EV, Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
- PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
- ChartPrime. Tingkatkan Game Trading Anda dengan ChartPrime. Akses Di Sini.
- BlockOffset. Modernisasi Kepemilikan Offset Lingkungan. Akses Di Sini.
- Sumber: https://www.quantamagazine.org/new-codes-could-make-quantum-computing-10-times-more-efficient-20230825/
- :memiliki
- :adalah
- :bukan
- :Di mana
- ][P
- 000
- 1
- 10
- 100
- 12
- 15%
- 1998
- 20
- 20 tahun
- 2012
- 2013
- a
- kemampuan
- Tentang Kami
- AC
- mengakses
- sebenarnya
- sebenarnya
- menambahkan
- menangani
- Setelah
- algoritma
- Semua
- diizinkan
- memungkinkan
- sepanjang
- sudah
- juga
- antara
- jumlah
- an
- dan
- Andrew
- apa saja
- Muncul
- nafsu makan
- ADALAH
- sekitar
- kedatangan
- AS
- At
- menghindari
- jauh
- PITA
- berdasarkan
- BE
- menjadi
- karena
- menjadi
- menjadi
- dimulai
- antara
- lebih besar
- Memblokir
- Blok
- papan
- pin
- membawa
- bristol
- Bangunan
- beban
- tapi
- by
- perhitungan
- california
- bernama
- CAN
- mampu
- hati-hati
- tertentu
- menantang
- menantang
- karakter
- memeriksa
- memeriksa
- Cek
- Chicago
- keping
- terpilih
- Klan
- kelas
- kode
- Kode
- kolaborasi
- rekan
- datang
- kedatangan
- Perusahaan
- dibandingkan
- komputasi
- perhitungan
- komputer
- komputasi
- terhubung
- Menghubungkan
- Koneksi
- menghubungkan
- dianggap
- kontak
- Sudut
- Biaya
- bisa
- membuat
- membuat
- Cross
- terbaru
- hari
- menunjukkan
- Tergantung
- Mendesain
- ditunjuk
- diinginkan
- tujuan
- alat
- Devices
- MELAKUKAN
- digital
- membahas
- do
- melakukan
- Dont
- turun
- Kelemahan
- puluhan
- setiap
- Mudah
- efisien
- efisien
- ujung ke ujung
- kesalahan
- kesalahan
- terutama
- dasarnya
- diperkirakan
- Bahkan
- bukti
- persis
- Excel
- Laksanakan
- Eksotik
- eksperimental
- menyelidiki
- tambahan
- sangat
- Gagal
- Kegagalan
- jauh
- Menampilkan
- beberapa
- sedikit
- cocok
- Memperbaiki
- datar
- Untuk
- perkiraan
- ditemukan
- empat
- dari
- membuahkan hasil
- sepenuhnya
- lebih lanjut
- masa depan
- permainan
- mendapatkan
- Gold
- Gold Standard
- baik
- sangat
- kisi
- Kelompok
- Grup
- memiliki
- Sulit
- sulit
- Perangkat keras
- harvard
- Universitas Harvard
- Memiliki
- menuju
- Dimiliki
- membantu
- di sini
- Tersembunyi
- menyembunyikan
- sangat
- -nya
- berharap
- Seterpercayaapakah Olymp Trade? Kesimpulan
- HTTPS
- Ratusan
- IBM
- if
- diimplementasikan
- memperbaiki
- in
- Termasuk
- makin
- Tak terbatas
- terpengaruh
- informasi
- memasukkan
- Lembaga
- ke
- diperkenalkan
- terlibat
- IT
- NYA
- majalah
- hanya
- Menjaga
- King
- Tahu
- dikenal
- sebagian besar
- lebih besar
- laser
- laser
- Terakhir
- lompatan
- paling sedikit
- Dipimpin
- kurang
- 'like'
- Mungkin
- LINK
- link
- Panjang
- lagi
- TERLIHAT
- kehilangan
- menurunkan
- terbuat
- majalah
- Utama
- membuat
- MEMBUAT
- dimanipulasi
- banyak
- Peta
- Maryland
- me
- Anggota
- Memori
- pesan
- mungkin
- Macet
- kesalahan
- sederhana
- dimodifikasi
- lebih
- lebih efisien
- paling
- bergerak
- banyak
- beberapa
- Alam
- Perlu
- dibutuhkan
- tetangga
- juga tidak
- Belanda
- New
- tidak
- sekarang
- jumlah
- objek
- of
- lepas
- sering
- on
- ONE
- hanya
- Operasi
- or
- urutan
- mengorganisir
- Lainnya
- kami
- di luar
- lebih
- keseimbangan
- path
- peer-review
- Melakukan
- prestasi
- melakukan
- mungkin
- Fisika
- rencana
- plato
- Kecerdasan Data Plato
- Data Plato
- kemungkinan
- mungkin
- potensi
- kekuasaan
- Praktis
- praktek
- melestarikan
- primer
- prinsip
- proses
- Prosesor
- prosesor
- melindungi
- terlindung
- melindungi
- diterbitkan
- Majalah kuantitas
- Kuantum
- algoritma kuantum
- komputer kuantum
- komputasi kuantum
- koreksi kesalahan kuantum
- informasi kuantum
- qubit
- qubit
- jarang
- Penilaian
- agak
- Mentah
- nyata
- benar-benar
- alasan
- baru
- mengacu
- dapat diandalkan
- tinggal
- sisa
- Dilaporkan
- wajib
- Persyaratan
- penelitian
- peneliti
- peneliti
- mengakibatkan
- Pengembalian
- benar
- kenaikan
- jalan
- kira-kira
- Run
- berjalan
- Rusia
- aman
- Tersebut
- sama
- Tabungan
- melihat
- Skala
- skema
- melihat
- melihat
- terlihat
- menunjukkan
- mirip
- simulasi
- tunggal
- lebih kecil
- lancar
- Mengintip
- So
- beberapa
- sesuatu
- berbicara
- menghabiskan
- semangat
- menyebarkan
- kotak
- standar
- mulai
- Negara
- Tangga
- pelekatan
- berhenti
- sangat
- struktur
- studi
- disampaikan
- besar
- seperti itu
- menyarankan
- superkonduktor
- Permukaan
- tercengang
- selamat
- sistem
- disesuaikan
- pengambilan
- tugas
- tim
- teknis
- Teknologi
- memiliki
- istilah
- uji
- dari
- bahwa
- Grafik
- informasi
- Belanda
- Dunia
- mereka
- Mereka
- kemudian
- teoretis
- Sana.
- Ini
- mereka
- hal
- hal
- berpikir
- ini
- itu
- di seluruh
- waktu
- kali
- untuk
- hari ini
- hari ini
- bersama
- toleransi
- terlalu
- mengambil
- sulit
- terhadap
- mengubah
- terowongan
- Berbalik
- Dua kali
- dua
- mengetik
- Tak menentu
- universitas
- University of Chicago
- tidak seperti
- meluncurkan
- menggunakan
- bekas
- menggunakan
- berbagai
- sangat
- maya
- adalah
- Cara..
- we
- webp
- minggu
- BAIK
- adalah
- Apa
- ketika
- apakah
- yang
- sementara
- SIAPA
- akan
- angin
- dengan
- Word
- Kerja
- dunia
- akan
- tahun
- namun
- Kamu
- zephyrnet.dll