تحول بزرگ در اصلاح خطای کامپیوتر‌های کوانتومی با روش دوکدی_غروب شهر

دانشمندان روش نوینی برای اصلاح اشتباه در کامپیوتر‌های کوانتومی ابداع کردند که به این کامپیوتر‌ها امکان می‌دهد در میانه انجام محاسبات پیچیده به‌صورت کارآمدتر و با اشتباه‌های کمتر، کد‌های اصلاح اشتباه را تحول دهند.

اصلاح اشتباه در محاسبات کوانتومی

به گزارش ساینس دیلی، در حالی که کامپیوتر‌های کلاسیک می‌توانند اشتباه‌های خود را از طریق راه حلهای گوناگون تشخیص و اصلاح کنند، کامپیوتر‌های کوانتومی با چالش منحصربه‌فردی مواجه می باشند؛ چون حالت‌های کوانتومی قابل کپی نیستند. به این علت، نمی‌توان اشتباه‌ها را با قیاس چندین نسخه ذخیره‌شده، همانند آنچه در سیستم‌های کلاسیک انجام می‌شود، شناسایی کرد.

برای حل این مشکل، فیزیک‌دانان کوانتومی با الهام از راه حلهای کلاسیک، رویکردی متفاوت تشکیل کرده‌اند. در سیستم‌های کوانتومی، اطلاعات در بین چندین کیوبیت (بیت کوانتومی) درهم‌تنیده توزیع می‌شود که این توزیع به شناسایی و اصلاح اشتباه پشتیبانی می‌کند. این فرآیند از طریق چارچوب‌هایی موسوم به کد‌های اصلاح خطای کوانتومی هدایت می‌شود.

در سال ۲۰۲۲، تیمی به رهبری توماس مونز از دانشگاه اینسبروک و مارکوس مولر از RWTH آخن و مؤسسه پیتر گرونبرگ در Forschungszentrum Jülich، برای نخستین بار موفق شدند مجموعه‌ای از عملیات عمومی را روی بیت‌های کوانتومی مقاوم در برابر اشتباه اجرا کنند. این دستاورد نشان داد که چطور الگوریتم‌های کوانتومی می‌توانند برای اصلاح اشتباه در میانه محاسبات طراحی شوند.

نوآوری در کد‌های کوانتومی

با وجود این پیشرفت، اجرای اصلاح خطای کوانتومی با چالش‌هایی مواجه است. مطابق یک نظریه بنیادی در محاسبات کوانتومی، هیچ کد اصلاح خطای واحدی نمی‌تواند همه عملیات ملزوم برای محاسبات قابل‌برنامه‌ریزی را به‌طور کامل و کارآمد انجام دهد.

برای حل این مشکل، گروه پژوهشی مارکوس مولر روشی اراعه کرده که به کامپیوتر کوانتومی اجازه می‌دهد به‌طور مقاوم در برابر اشتباه بین دو کد اصلاح اشتباه جابه‌جا شود.

فریدریکه بوت، دانشجوی دکتری گروه پژوهشی مارکوس مولر، توضیح می‌دهد: «به این ترتیب، کامپیوتر کوانتومی می‌تواند هر زمان که یک گیت منطقی دشوار در کد اول ظاهر می‌شود، به کد دوم سوئیچ کند. این فرآیند اجرای همه گیت‌های ملزوم برای محاسبات را آسان‌تر می‌کند.»

او مدار‌های کوانتومی مورد منفعت گیری در این آزمایش را گسترش داده و در همکاری نزدیک با گروه پژوهشی توماس مونز در اینسبروک پیاده‌سازی کرده است.

ایوان پوگورلوف، دانشجوی دکتری گروه اینسبروک، می‌گوید: «ما برای اولین بار توانستیم مجموعه‌ای عمومی از گیت‌های کوانتومی را در یک کامپیوتر کوانتومی مبتنی بر تله یونی با منفعت گیری از دو کد اصلاح خطای ترکیبی اجرا کنیم.»

نتایج این پژوهش در مجله Nature Physics انتشار شده است.

انتهای مطلب/