פריצת הדרך של הרווארד בתחום המחשוב הקוונטי: קפיצה לקראת תיקון שגיאות והפחתת רעש

חלה התקדמות משמעותית בתחום המחשוב הקוונטי, אשר נחשפה על ידי קבוצת חוקרים מאוניברסיטת הרווארד, בשיתוף עם QuEra Computing Inc., אוניברסיטת מרילנד והמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס. הסוכנות לפרויקטי מחקר מתקדמים בהגנה (DARPA) של ארצות הברית של אמריקה סיפקה מימון לפיתוח של מעבד יחיד מסוגו שתוכנן מתוך כוונה להתגבר על שתיים מהבעיות הגדולות ביותר בתחום: רעש וטעויות.

רעש שמשפיע על קיוביטים (סיביות קוונטיות) וגורם לטעויות חישוביות היווה מכשול משמעותי עבור מחשוב קוונטי, שעמד מול זה קושי למשך זמן מה. בתהליך שיפור טכנולוגיית המחשבים הקוונטים, זה הוכח כמכשול משמעותי. מאז ראשית הזמן, מחשבים קוונטיים המכילים יותר מאלף קיוביטים היו נחוצים כדי לבצע כמויות אדירות של תיקון שגיאות. זו הבעיה שמנעה ממחשבים אלו שימוש נרחב.

במחקר פורץ דרך שפורסם בכתב העת המדעי הנבדק Nature, הצוות שהובל על ידי אוניברסיטת הרווארד חשף את האסטרטגיה שלהם להתמודדות עם החששות הללו. הם העלו את הרעיון של קיוביטים לוגיים, שהם אוספים של קיוביטים המקושרים ביניהם על ידי הסתבכות קוונטית למטרות תקשורת. בניגוד לשיטת תיקון השגיאות המקובלת, המסתמכת על עותקים כפולים של מידע, טכניקה זו עושה שימוש ביתירות המובנית הקיימת בקיוביטים לוגיים.

כמות של 48 קיוביטים לוגיים, שמעולם לא הושגה קודם לכן, שימשה את הצוות על מנת לבצע ביעילות חישובים בקנה מידה גדול על מחשב קוונטי מתוקן שגיאות. על ידי הוכחת מרחק קוד של שבע, המעיד על עמידות חזקה יותר לשגיאות קוונטיות, זה נעשה בר השגה על ידי בנייה והסתבכות של הקיוביטים הלוגיים הגדולים ביותר שנוצרו אי פעם. לכן, זה נעשה מעשי.

על מנת לבנות את המעבד, אלפי אטומי רובידיום הופרדו בתא ואקום, ולאחר מכן הם צוננים לטמפרטורה שקרובה מאוד לאפס המוחלט באמצעות לייזרים ומגנטים. 280 מהאטומים הללו הוסבו לקיוביטים והסתבכו בעזרת לייזרים נוספים, מה שהביא ליצירת 48 קיוביטים לוגיים. במקום להשתמש בחוטים, הקיוביטים הללו תקשרו זה עם זה באמצעות שימוש בפינצטה אופטית.

בהשוואה למכונות קודמות גדולות יותר המבוססות על קיוביטים פיזיים, המחשב הקוונטי החדש הזה הפגין שיעור נמוך בהרבה של טעויות במהלך חישובים. במקום לתקן טעויות המתרחשות במהלך חישובים, המעבד המשמש את צוות הרווארד משלב שלב זיהוי שגיאות לאחר עיבוד. במהלך שלב זה, פלטים שגויים מתגלים ומושלכים. זוהי גישה מזורזת לשינוי קנה מידה של מחשבים קוונטיים מעבר לעידן הנוכחי של Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ), שנמצא כעת בתוקף.

כתוצאה מהישג זה, הזדמנויות חדשות למחשוב קוונטי הפכו זמינות. ההישג הוא צעד גדול לקראת פיתוח מחשבים קוונטיים שהם ניתנים להרחבה, עמידים בפני תקלות ומסוגלים לטפל בבעיות שבאופן מסורתי היו בלתי פתירות. באופן ספציפי, המחקר מדגיש את האפשרות של מחשבים קוונטיים לבצע חישובים וקומבינטוריקה שאינם מתקבלים על הדעת עם הטכנולוגיה הזמינה כיום בתחום מדעי המחשב. זה פותח שדרה חדשה לגמרי לקידום הטכנולוגיה הקוונטית.

מקור תמונה: Shutterstock

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://Blockchain.News/news/harvards-breakthrough-in-quantum-computing-a-leap-towards-error-correction-and-noise-reduction