By Kenna 12 Eylül 2022'de yayınlandı
Kuantum bilgisayar geliştirmedeki en büyük zorluklardan biri hatadır. düzeltmeN. Kuantum hesaplamadaki hatalar, esas olarak çevresel gürültü ve sistemin genel kırılganlığından dolayı oldukça yaygındır. Bu hatalar hatalı ölçümlere neden olabilir ve kuantum programlamanın sonuçlarını çarpıtabilir. gibi bir çok firma IBM ve Google, bu hataları düzeltmenin veya kuantum bilgisayarları daha fazla hataya dayanıklı olacak şekilde yeniden kalibre etmenin yolları üzerinde çalışıyor. dan yeni bir gazetede Doğa İletişimPrinceton Üniversitesi'nden bir ekip, "silme hatası" olarak bilinen bir sisteme bakarak hata düzeltmeye alternatif bir yöntem sunuyor.
Kuantum Hata Düzeltme (QEC) nedir?
Çünkü bir kuantum bilgisayarın çekirdek birimleri olan kübitler oldukça kırılgan, hatalara karşı hassastırlar. "Şu anda kuantum hesaplamadaki temel sorun, kuantum hata düzeltmesini uygulamak için yeterli yüksek kaliteli kübit elde etmektir." jeffrey thompson, Princeton Üniversitesi'nde doçent ve çalışmanın baş araştırmacısı ile yapılan bir röportajda Kuantum Teknolojisinin İçinde. Çoğu kuantum hata düzeltme türü için (KK), kuantum bilgisayardaki hataları tanımlamak ve onarmak için bir algoritma kullanılır. Bu algoritmalar matematiksel yaklaşımlara dayansa da mükemmel olmaktan uzaktır. Thompson'ın açıkladığı gibi: "İçinde standart Kuantum hata düzeltme, sendrom ölçümleri olarak bilinen sınırlı bir dizi gözlemden kübitlerinizde meydana gelen hataların hem yerlerini hem de türlerini belirlemeniz gerekir.” Bu sendrom ölçümleri, hataları tam olarak belirlemede yardımcı olsa da, her zaman başarılı bir hata düzeltmesine yol açmazlar. Thompson, "Bu belirlemeleri net bir şekilde yapmak için yeterli bilgiye sahip olmadığınızda hata düzeltme başarısız oluyor, bu da çok fazla hata olduğunda ortaya çıkıyor" diye ekledi.
Silme Hatası Bulma
Toplam hata sayısını azaltarak bu sorunu çözmek yerine, Thompson ve ekibi hataların tespit edilmesini kolaylaştırmak için çalıştı. İterbiyum kübitin yapısını incelerken bunu neredeyse tesadüfen buldular. İterbiyumun dış kabuğundaki iki elektron, hata düzeltmeye yardımcı olmada anahtar gibi görünüyordu. Hatanın fiziksel nedenlerine inen araştırmacılar, hatanın kaynağının hatalı verileri sildiği veya ortadan kaldırdığı bir sistem geliştirmeyi başardılar. Silme sistemi, kuantum hatalarını dış elektronlardaki enerji kaymasına bağlayarak çalıştı. Thompson bu özel sistemi "silme hatası" olarak adlandırır ve verilerin nerede yanlış olduğunu göstermeye yardımcı olabilir. Thompson, "Bir 'silme' hatası, kendi yerini ortaya çıkaran özel bir türdür, bu nedenle hata türünü bulmak için sendrom bilgisinden daha fazlasını kullanabilirsiniz," dedi. "Bu, daha fazla hatayla başa çıkmanıza ve dolayısıyla hata düzeltme performansını artırmanıza olanak tanır." Silme hataları, klasik hesaplamada oldukça yaygındır, ancak şimdi yalnızca kuantum hesaplamada dikkate alınmaktadır.
Silme hatalarını kullanan araştırmacılar, yeni tekniklerinin bir %4.1 mevcut kuantum bilgisayarları için mümkün olan hata oranı. Önceki sistemler, daha yüksek bir hata yüzdesine boğulmadan önce yalnızca %1'lik bir hata oranına dayanabiliyordu. Thompson, bu daha yüksek oranın, daha fazla kübit içeren daha büyük bir kuantum bilgisayarını olası bir gerçeklik haline getirebileceğine inanıyor. Thompson, "Silme hatalarına eğilimli kübitleriniz varsa, o kadar çok kübite ihtiyacınız olmaz ve daha kötü performans gösterebilirler" diye ekledi. "Belirli parametre aralıkları için, silme odaklı kübitler, geleneksel kübitlere kıyasla belirli bir QEC performansı düzeyine ulaşmak için 10 kat, hatta 100 kat daha az kübit gerektirebilir." Kuantum bilgisayarlarını büyütmek isteyen birçok şirket için, bir silme hatası sistemi bu hedeflere ulaşmanın anahtarı olabilir. Thompson, "Bunu başarmak için mevcut kübitleri ustaca yeniden tasarlamak mümkün olabilir" dedi. "Bu fikre çok ilgi var."
Kenna Hughes-Castleberry, Inside Quantum Technology'de ve JILA'da (Colorado Boulder Üniversitesi ile NIST arasındaki bir ortaklık) Science Communicator'da bir personel yazarıdır. Yazma ritimleri derin teknoloji, metaverse ve kuantum teknolojisini içerir. Çalışmalarının daha fazlasını web sitesinde bulabilirsiniz: https://kennacastleberry.com/
