การนำโปรโตคอลแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมไปใช้จริงซึ่งเสนอครั้งแรกในปี 2544 ประสบความสำเร็จโดยนักฟิสิกส์ในสหรัฐอเมริกาและฝรั่งเศส โปรโตคอลจะเพิ่มเวลาการเชื่อมโยงกันของหน่วยความจำควอนตัม และแม้ว่างานจะยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น แต่ก็อาจช่วยให้สามารถใช้ควอนตัมบิต (qubits) ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้อย่างประหยัดมากขึ้น เสียงรบกวนเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้
ในระบบใดๆ
และคอมพิวเตอร์ทั่วไปใช้การแก้ไขข้อผิดพลาดเพื่อหยุดเสียงรบกวนจากการคำนวณที่เสียหาย ในคอมพิวเตอร์ควอนตัม ข้อผิดพลาดเกี่ยวกับสัญญาณรบกวนเป็นปัญหาที่สำคัญกว่ามาก เนื่องจากลักษณะที่ละเอียดอ่อนของสถานะควอนตัมที่ใช้ในการสร้างคิวบิต
ข้อผิดพลาดในคอมพิวเตอร์ควอนตัมมาจากแหล่งที่มาดั้งเดิมโดยพื้นฐานมิเชล เดโวเร็ตแห่งมหาวิทยาลัยเยลในคอนเนตทิคัตอธิบายว่า “การคำนวณถูกรบกวนโดยสัญญาณรบกวนปรสิตหรือสัญญาณรบกวนจากความร้อน” อย่างไรก็ตาม การแก้ไขข้อผิดพลาดไม่ใช่เรื่องง่าย
“เมื่อคุณแก้ไขข้อผิดพลาด คุณอาจสร้างข้อผิดพลาดใหม่ได้ เนื่องจากการวัดเป็นสิ่งที่รุกรานในกลศาสตร์ควอนตัม” Devoret กล่าว โซลูชันที่ไม่ใช่เฉพาะที่กุญแจสำคัญในการเอาชนะปัญหานี้อยู่ที่ความจริงที่ว่าเสียงรบกวนนั้นมีอยู่เฉพาะที่ มันไม่ส่งผลกระทบต่อส่วนต่าง ๆ ของระบบในลักษณะ
ที่ไม่ใช่แบบสุ่ม หากข้อมูลควอนตัมถูกจัดเก็บแบบไม่อยู่ในเครื่อง ก็น่าจะกู้คืนได้ อัลกอริทึมแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมส่วนใหญ่ทำได้โดยใช้หลาย qubits เพื่อเข้ารหัสข้อมูลเดียวกัน นี่ไม่ใช่ยาครอบจักรวาล เนื่องจากการเพิ่มจำนวน qubits ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย ตัวอย่างเช่น
ซึ่งอ้างว่าได้เปรียบด้านควอนตัมในปี 2019 มีเพียง 54 qubits ย้อนกลับไปในปี 2544 นักฟิสิกส์ทฤษฎีเสนอการจัดเก็บข้อมูลที่ไม่ได้อยู่ในเครื่องในสถานะควอนตัมที่แปลกใหม่ของออสซิลเลเตอร์ที่กลายเป็นที่รู้จักในสถานะ GKP “ทุกคนรู้ว่าหลักการความไม่แน่นอนบอกว่าคุณไม่สามารถวัดทั้งตำแหน่ง
และโมเมนตัม
ของฮาร์มอนิกได้อย่างแม่นยำโดยพลการ” ซึ่งอยู่ที่ Caltech อธิบาย “แต่กลับกลายเป็นว่าคุณสามารถเตรียมสถานะของอนุภาคหรือออสซิลเลเตอร์ได้ จากนั้นใครบางคน ขณะที่คุณหันหลัง สามารถเข้ามาและเปลี่ยนตำแหน่งและโมเมนตัมเล็กน้อย และคุณสามารถวัดการเลื่อนทั้งสองให้มีความแม่นยำ
ตามอำเภอใจได้หาก คุณสัญญาว่าพวกเขาจะมีขนาดเล็ก ถ้าคุณดูหนึ่งในสถานะเหล่านี้ในปริภูมิตำแหน่ง มันจะดูเหมือนตาราง และถ้าคุณดูในปริภูมิโมเมนตัม มันจะมีลักษณะเดียวกัน ดังนั้นหากคุณเลื่อนหวีน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของระยะห่างระหว่างฟัน คุณก็สามารถวัดระยะห่างที่หวีเลื่อนได้
“การค้นพบทางทฤษฎีที่มีวิสัยทัศน์”เมื่อทั้งสามคนเผยแพร่ผลงานของพวกเขาครั้งแรก กล่าวว่าบทความนี้ได้รับความสนใจเพียงเล็กน้อยเท่านั้น “ผมคิดว่าบทความนี้เป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของการค้นพบทางทฤษฎีที่มีวิสัยทัศน์ซึ่งเกิดขึ้นเร็วเกินไป” เขากล่าว “ฉันจำได้ว่าอ่านบทความนี้และคิดว่า
‘อืม มันดูฉลาดมาก แต่ใช้งานไม่ได้จริง’”อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ปี 2544 นักวิจัยมีความเชี่ยวชาญมากขึ้นในการสร้างสถานะควอนตัมที่แปลกใหม่ในแพลตฟอร์มต่างๆ นอกจากนี้ พวกเขายังตระหนักว่า สถานะ GKP ยังสามารถชดเชยสัญญาณรบกวนที่มีนัยสำคัญจากการสูญเสียโฟตอนจากสถานะ qubit
ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกเหนือจากการแก้ไขการกระจัดตำแหน่งและโมเมนตัมเล็กน้อย ปีที่แล้ว นักวิจัยจาก ETH Zurich ในสวิตเซอร์แลนด์ได้สร้างสถานะ GKP ในคิวบิตที่ทำจากไอออนที่ติดอยู่ ซึ่งเป็นคู่แข่งชั้นนำสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมเชิงปฏิบัติ ตอนนี้ และเพื่อนร่วมงานที่ได้สาธิตการแก้ไข
ข้อผิดพลาดควอนตัมของควอนตัมที่เข้ารหัสในเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ควอนตัมชั้นนำอื่น ๆ ซึ่งเป็นคิวบิตที่ทำจากวงจรตัวนำยิ่งยวด เพิ่มอายุการใช้งานเป็นสองเท่านักวิจัยเริ่มต้น qubits ในสถานะเฉพาะและวัดอายุการใช้งานโดยใช้และไม่ใช้อัลกอริทึมการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม พวกเขาพบว่า
อัลกอริธึมการแก้ไขข้อผิดพลาดทำให้อายุการใช้งานของสถานะควอนตัมทั้งหมดเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเป็นประมาณ 250 μs “ในการทดลองของเรา เราเพียงแค่ปกป้องหน่วยความจำ” “ขั้นตอนต่อไปคือการแสดงการคำนวณที่ทนทานต่อความผิดพลาด คุณต้องการปกป้องการดำเนินการและแก้ไขข้อผิดพลาด
ในขณะที่
คุณกำลังคำนวณ” พรีสกิลประทับใจ “จนถึงตอนนี้ พวกเขาได้แสดงให้เห็นเพียงการปรับปรุงที่ค่อนข้างพอประมาณสำหรับสิ่งที่พวกเขาสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้สถานะป้องกันข้อผิดพลาดพิเศษเหล่านี้” เขากล่าว “แต่มันเป็นขั้นตอนที่สำคัญ”ซึ่งเคยทำงานที่แล็บ AI ของ Google
เพื่อพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมมาก่อนเมื่อไม่นานมานี้ เตือนว่า การปรับปรุงครั้งใหญ่อาจจำเป็นเพื่อแข่งขันกับวิธีการแบบเดรัจฉาน “ถ้าคุณดูที่เทคโนโลยีของคอมพิวเตอร์ เรารู้ว่าเมื่อเวลาผ่านไป ผู้คนเรียนรู้วิธีสร้างบิตจำนวนมาก ดังนั้นเราจึงสามารถสร้างคิวบิตจำนวนมากได้
ข้อดีคือคุณทำการแก้ไขข้อผิดพลาดนี้ภายในโดยใช้หนึ่ง qubit ที่มีสถานะซับซ้อน ดังนั้นคุณไม่จำเป็นต้องขยายขนาด แต่ถ้าไม่ขยายอายุการใช้งานเป็นพันหรือล้านครั้ง มันจะมีประโยชน์แค่ไหน? ” เขาพูดว่า.กล่าวเสริมว่า “ฉันคิดว่ามันเป็น [ความสำเร็จ] ที่น่าสนใจจริงๆ และเป็นก้าวที่ก้าวไปข้างหน้า
“เราจำเป็นต้องโอนความเสี่ยงและผลตอบแทนให้กับอุตสาหกรรมมากขึ้นด้วยความร่วมมือที่ดีขึ้นของภาครัฐและเอกชน และกำหนดวัตถุประสงค์ด้านประสิทธิภาพสำหรับดาวเทียมโดยไม่ต้องระบุการออกแบบลงไปถึงขั้นตอนสุดท้าย” การวิพากษ์วิจารณ์ความไร้ประสิทธิภาพของโปรแกรม ESA
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
