การประมวลผลแบบควอนตัมที่ป้องกันเสียงรบกวนเข้าใกล้ไปอีกขั้น

การประมวลผลแบบควอนตัมที่ป้องกันเสียงรบกวนเข้าใกล้ไปอีกขั้น

คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นการศึกษาเกี่ยวกับความสุดโต่ง ในแง่หนึ่งพวกเขาสัญญาว่าจะมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องจักรแบบดั้งเดิมในการแก้ปัญหาบางอย่าง ในทางกลับกัน ธรรมชาติควอนตัมของพวกมันเปราะบางและไวต่อเสียงรบกวนจากสิ่งแวดล้อมอย่างน่าทึ่ง เพื่อทำการคำนวณควอนตัมที่มีประโยชน์และปรับขนาดได้ ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องแก้ไขข้อผิดพลาดเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพ 

ขั้นตอนหนึ่ง

ที่สำคัญไปสู่เป้าหมายนี้คือการคำนวณควอนตัมในลักษณะที่จะหยุดการแพร่กระจายของข้อผิดพลาดที่แก้ไขได้ (และทำให้ไม่สามารถแก้ไขได้) ตอนนี้ เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยในออสเตรียและเยอรมนีได้สาธิตชุดปฏิบัติการควอนตัมที่ทนต่อความผิดพลาดอันเป็นสากล ซึ่งเป็นการวางรากฐานสำหรับ

การคำนวณควอนตัมขนาดใหญ่ที่มีการแก้ไขข้อผิดพลาดแก้ไขข้อผิดพลาดกุญแจสำคัญในการแก้ไขข้อผิดพลาดคือการเพิ่มความซ้ำซ้อนให้กับข้อมูลที่ต้องได้รับการปกป้อง ตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมอาจสร้างสำเนาหลายชุดของแต่ละบิต เพื่อที่ว่าหากบิตใดบิตหนึ่งเปลี่ยนค่าอย่างไม่ถูกต้อง 

การดูบิตทั้งหมดที่ส่วนท้ายของการคำนวณจะช่วยให้คุณมีความคิดที่ดีว่าค่าควรเป็นอย่างไร ในกรณีของควอนตัม การคัดลอกและตรวจสอบข้อมูลจะซับซ้อนกว่า แต่แนวคิดในการเพิ่มความซ้ำซ้อนนั้นเหมือนกัน: ข้อมูลที่อยู่ใน qubit เชิงกายภาพเดี่ยวจะกระจายไปตาม qubits จำนวนมากโดยใช้สิ่งกีดขวาง 

ในลักษณะที่ทำให้เครื่องสามารถตรวจจับข้อผิดพลาดได้ เกิดขึ้นและดำเนินการแก้ไขโดยไม่กระทบกับสถานะของการคำนวณ คิวบิตทางกายภาพจำนวนมากเหล่านี้เรียกว่าคิวบิตแบบลอจิคัล และการแปลงที่ยุ่งเหยิงเรียกว่าการเข้ารหัสหากการรักษาสถานะของตรรกะ qubit ไม่เปลี่ยนแปลงตลอดไป

เป็นสิ่งที่ทุกคนสนใจ การแก้ไขข้อผิดพลาดจะค่อนข้างตรงไปตรงมา ความยากที่แท้จริงเกิดขึ้นเมื่อสถานะของระบบคอมโพสิตขนาดใหญ่นี้จำเป็นต้องได้รับการจัดการ เนื่องจากแต่ละขั้นตอนของอัลกอริทึมควอนตัมจะต้องดำเนินการกับคิวบิตทางกายภาพจำนวนมากที่เข้ารหัสหนึ่งคิวบิตเชิงตรรกะ 

สิ่งนี้จะเพิ่ม

ข้อผิดพลาดและสร้างปัญหาเพิ่มเติม เนื่องจากไม่ใช่การดำเนินการควอนตัมทั้งหมดที่จะแปลเป็นรูปแบบตรรกะขนาดใหญ่นี้ได้อย่างตรงไปตรงมา การดำเนินการทางควอนตัมที่สำคัญซึ่งรู้จักกันในชื่อ T-gate นั้นต้องการวิธีการที่ซับซ้อนและใช้ทรัพยากรจำนวนมากเพื่อดำเนินการในลักษณะที่ทน

ต่อความผิดพลาด ไม่ต้องพูดถึงการโต้ตอบแบบหลายควิบิตชุดการสร้างบล็อกที่สมบูรณ์ในงานล่าสุดซึ่งอธิบายไว้ได้สาธิตชุดปฏิบัติการควอนตัมที่ทนต่อความผิดพลาดบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมกับดักไอออน เช่นเดียวกับการใช้ T-gate ชุดประกอบด้วยการเตรียม  ในการกำหนดค่าที่เรียกว่า แบบลอจิคัล

และการสร้าง ที่ยุ่งเหยิงระหว่าง qubit แบบลอจิคัลสองตัว ส่วนผสมเหล่านี้ช่วยให้ qubit เดียวสามารถแปลงเป็นทุกสถานะที่เป็นไปได้และโต้ตอบกับ qubits อื่นๆ ทำให้เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของการคำนวณควอนตัมตามอำเภอใจในการตั้งค่าที่ทนต่อความผิดพลาด คิวบิตในการทดลองถูกเข้ารหัส

ในสถานะอิเล็กทรอนิกส์ของไอออนแคลเซียม 16 ชนิดที่แขวนลอยอยู่โดยใช้สนามแม่เหล็ก (กับดักพอลที่มองด้วยตาเปล่าขนาดใหญ่) และควบคุมด้วยลำแสงเลเซอร์แต่ละตัว ข้อดีของการใช้ไอออนดักจับแทนการใช้คิวบิตตัวนำยิ่งยวดที่บริษัทคอมพิวเตอร์ควอนตัมหลายแห่งชื่นชอบ 

ได้แก่ อัตราข้อผิดพลาดที่ต่ำกว่าและการเชื่อมต่อที่ดีขึ้นระหว่างคิวบิต แม้ว่าจะมีความท้าทายในการปรับขนาดเทคโนโลยีก็ตาม นักวิจัยใช้จริง 7 บิตเพื่อสร้าง แบบลอจิคัลแต่ละรายการผ่านการเข้ารหัสที่เรียกว่ารหัสสี และระบบของพวกเขายังรวม ทางกายภาพเพิ่มเติมเพื่อส่งสัญญาณว่ามีข้อผิดพลาด

ที่เป็นอันตราย

ผลลัพธ์ที่ได้ถือเป็นก้าวสำคัญสำหรับการประมวลผลแบบควอนตัมที่ทนทานต่อความผิดพลาด แม้ว่าจะยังมีขั้นตอนอื่นๆ อีกมากก่อนที่จะสามารถดำเนินการทดลองขนาดใหญ่ได้อย่างแท้จริง “การเข้ารหัสควิบิตแบบโลจิคัลมากขึ้น ไม่ว่าจะโดยการใช้โค้ดแก้ไขข้อผิดพลาดขนาดเล็กมากขึ้น หรือโดยการใช้โค้ด

ที่โฮสต์ควิบิตแบบโลจิคัลหลายตัวในสถานะมัลติคิวบิตที่พันกันยุ่งเหยิง เป็นหนึ่งในเป้าหมายต่อไป” Lukas Postler กล่าวนักศึกษาปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยอินส์บรุคและหนึ่งในผู้เขียนบทความ “เป้าหมายระยะสั้นอย่างแน่นอนคือการพัฒนาโมเดลข้อผิดพลาดที่ละเอียดยิ่งขึ้นเพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้น

เกี่ยวกับกระบวนการข้อผิดพลาดและผลกระทบต่อประสิทธิภาพของคิวบิตเชิงตรรกะ” เขากล่าวเสริม เช่นเดียวกับข้อผิดพลาดในการสร้างแบบจำลองและการใช้ qubits แบบลอจิคัลมากขึ้นในระยะสั้น ในระยะยาว นักวิจัยหวังว่าจะประสบความสำเร็จในการแก้ไขข้อผิดพลาดซ้ำๆ ในระบบ ซึ่งจำเป็น

สำหรับการคำนวณควอนตัมขนาดใหญ่ในระบบ เทคนิคนี้ช่วยลดทรัพยากรที่จำเป็นสำหรับการแก้ไขข้อผิดพลาดได้อย่างมาก ที่สำคัญซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัย อธิบายงานนี้ว่า “สำคัญมาก” ด้วยเหตุผลสามประการ “[การสังเกต] นี้มีสถิติที่ดีมาก และในความคิดของฉัน การอ้างสิทธิ์ในการค้นพบนั้น

ถูกต้องสมบูรณ์ อย่างที่สองคือการวัดพลังงานด้วยความแม่นยำสูง และอย่างที่สามคือการวัดความกว้างของเรโซแนนซ์ ซึ่งให้อายุการใช้งานแก่คุณ เป็นปริมาณที่ทฤษฎีสามารถคำนวณและลองเปรียบเทียบกับการทดลองได้” เขากล่าวว่านักวิจัยจะค้นหาสถานะที่แปลกใหม่กว่านี้: “แล้วนิวตรอนหกตัวล่ะ? 

รังสีอินฟราเรดจากร่างกายมนุษย์สามารถโฟกัสไปที่อาร์เรย์ของวัสดุเฟอร์โรอิเล็กทริก ซึ่งดูดซับแสงและเปลี่ยนเป็นแรงดันไฟฟ้าที่สามารถ ใช้เพื่อสร้างภาพที่สอดคล้องกับโปรไฟล์อุณหภูมิของบุคคล กล้องดังกล่าวยังใช้ในทางการแพทย์ การรักษาความปลอดภัย และการมองเห็นตอนกลางคืน นักสัตววิทยาเคยใช้อุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนเพื่อดูสัตว์ที่พวกเขาเคยคิดว่าสูญพันธุ์ไปแล้ว 

credit: sellwatchshop.com kaginsamericana.com NeworleansCocktailBlog.com coachfactoryoutletswebsite.com lmc2web.com thegillssell.com jumpsuitsandteleporters.com WagnerBlog.com moshiachblog.com