Περιεχόμενα Άρθρου
Επιστήμονες στην Αυστραλία ισχυρίζονται ότι κατάφεραν να επιλύσουν ένα πρόβλημα που παραμένει άλυτο για πάνω από μια δεκαετία, φέρνοντας έτσι κοντά την έννοια του «κβαντικού σκληρού δίσκου».
Η λύση αφορά την ανάπτυξη ενός νέου συστήματος διόρθωσης σφαλμάτων που σταθεροποιεί τα κβαντικά bits (qubits), τα δομικά στοιχεία της κβαντικής πληροφορίας, προστατεύοντάς τα από παρεμβολές. Αυτό ξεπερνά ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια στην ανάπτυξη πρακτικών κβαντικών υπολογιστών.
Η σημασία της ανακάλυψης
Η νέα αυτή τεχνική, σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications στις 4 Νοεμβρίου, ενδέχεται να ανοίξει το δρόμο για την ανάπτυξη συστημάτων κβαντικής μνήμης υψηλής απόδοσης που θα μπορούν να αποθηκεύουν τεράστιες ποσότητες κβαντικών δεδομένων με αξιοπιστία.
«Αυτή η πρόοδος είναι καθοριστική για την ανάπτυξη κβαντικών υπολογιστών που θα μπορούν να κλιμακώνονται, καθώς επιτρέπει μια πιο συμπαγή κατασκευή συστημάτων κβαντικής μνήμης», ανέφεραν οι ερευνητές σε ανακοίνωσή τους.
«Μειώνοντας την ανάγκη για φυσικά qubits, τα ευρήματα ανοίγουν τον δρόμο για τη δημιουργία ενός πιο συμπαγούς ‘κβαντικού σκληρού δίσκου’ – ενός αποδοτικού συστήματος κβαντικής μνήμης που θα μπορεί να αποθηκεύει αξιόπιστα τεράστιες ποσότητες κβαντικών πληροφοριών».
Η πρόκληση των σφαλμάτων στον κβαντικό υπολογιστή
Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα στους κβαντικούς υπολογιστές είναι η διαχείριση των σφαλμάτων που διαταράσσουν τους υπολογισμούς.
Οι κβαντικοί υπολογιστές βασίζονται σε qubits, μικρές μονάδες κβαντικής πληροφορίας που είναι εξαιρετικά ευαίσθητες σε περιβαλλοντικές παρεμβολές, όπως οι αλλαγές θερμοκρασίας και η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Ακόμα και οι μικρότερες διαταραχές στην κβαντική κατάσταση ενός qubit μπορεί να προκαλέσουν απώλεια δεδομένων και σφάλματα στο σύστημα.
Αυτός είναι ο λόγος που οι ερευνητές εργάζονται εδώ και χρόνια για να διατηρήσουν σταθερά τα qubits και τα κβαντικά δεδομένα που διαχειρίζονται. Η διόρθωση σφαλμάτων στα κβαντικά συστήματα συνήθως επιτυγχάνεται με τη διάταξη των qubits σε μια δομή πλέγματος που ακολουθεί έναν τοπολογικό «κώδικα». Στόχος είναι να χρησιμοποιούνται όσο το δυνατόν λιγότερα φυσικά qubits για τη διαχείριση των σφαλμάτων όσο αυτά προκύπτουν.
Η νέα μέθοδος διόρθωσης σφαλμάτων
Ωστόσο, οι τρέχουσες μέθοδοι 3D διόρθωσης σφαλμάτων μπορούν να χειριστούν σφάλματα μόνο κατά μήκος μιας ενιαίας γραμμής qubits, περιορίζοντας την ικανότητά τους να αντιμετωπίσουν σφάλματα καθώς το σύστημα μεγαλώνει.
Οι ερευνητές ξεπέρασαν αυτό το πρόβλημα αναπτύσσοντας μια αρχιτεκτονική διόρθωσης σφαλμάτων που χρησιμοποιεί ένα 3D πλέγμα qubits οργανωμένο με τοπολογικό κώδικα, το οποίο επιτρέπει τη διόρθωση των σφαλμάτων σε δισδιάστατες επιφάνειες εντός της 3D δομής, αντί για μια μόνο διάσταση.
Αυτή η δομή μπορεί να χειριστεί περισσότερα σφάλματα καθώς το σύστημα μεγαλώνει, διορθώνοντάς τα σε ευρύτερες, δισδιάστατες επιφάνειες μέσα στο 3D πλέγμα, επιτρέποντας έτσι πιο αποδοτική κλιμάκωση του συστήματος.
Προοπτικές για το μέλλον
«Παρά το γεγονός ότι παραμένουν σημαντικά εμπόδια στην ανάπτυξη ενός καθολικού κβαντικού υπολογιστή, ένα από τα μεγαλύτερα είναι ότι πρέπει να χρησιμοποιούμε τα περισσότερα qubits – τους κβαντικούς διακόπτες στο επίκεντρο των μηχανών – για να καταστείλουμε τα σφάλματα που ανακύπτουν αναπόφευκτα στην τεχνολογία», δήλωσε ο επικεφαλής ερευνητής Dominic Williamson από το Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ.
«Η προτεινόμενη αρχιτεκτονική μας θα απαιτεί λιγότερα qubits για την καταστολή περισσότερων σφαλμάτων, απελευθερώνοντας περισσότερα για χρήσιμη κβαντική επεξεργασία».
Ο καθηγητής Stephen Bartlett, θεωρητικός της κβαντικής φυσικής και διευθυντής του Πανεπιστημίου του Σίδνεϊ, πρόσθεσε:
«Αυτή η πρόοδος μπορεί να βοηθήσει στη μεταμόρφωση του τρόπου κατασκευής και λειτουργίας των κβαντικών υπολογιστών, κάνοντάς τους πιο προσιτούς και πρακτικούς για μια σειρά εφαρμογών, από την κρυπτογραφία μέχρι τις σύνθετες προσομοιώσεις κβαντικών συστημάτων πολλών σωμάτων».
VIA: FoxReport.gr
