Ilmuwan selangkah lebih dekat ke komputer kuantum yang mengoreksi kesalahan

Hadiah oke punya Paito Warna SGP 2020 – 2021.

Kesalahan terjadi — terutama di komputer kuantum. Bit kuantum rapuh, atau qubit, yang membentuk mesin terkenal rawan kesalahan, tetapi sekarang para ilmuwan telah menunjukkan bahwa mereka dapat memperbaiki flub.

Komputer yang memanfaatkan aturan mekanika kuantum menjanjikan untuk membuat perhitungan yang jauh dari jangkauan komputer standar (SN: 29/6/17). Tapi tanpa mekanisme untuk memperbaiki kesalahan komputer, jawaban yang dilontarkan komputer kuantum bisa jadi gobbledygook (SN: 22/6/20).

Menggabungkan kekuatan beberapa qubit menjadi satu dapat memecahkan masalah kesalahan, para peneliti melaporkan 4 Oktober di Alam. Para ilmuwan menggunakan sembilan qubit untuk membuat satu qubit yang lebih baik yang disebut qubit logis, yang, tidak seperti qubit individu dari mana ia dibuat, dapat diperiksa untuk memeriksa kesalahan.

“Ini adalah demonstrasi kunci di jalan untuk membangun komputer kuantum skala besar,” kata fisikawan kuantum Winfried Hensinger dari University of Sussex di Brighton, Inggris, yang tidak terlibat dalam studi baru.

Namun, jalan itu tetap panjang, kata Hensinger. Untuk melakukan perhitungan yang rumit, para ilmuwan harus secara dramatis meningkatkan jumlah qubit dalam mesin. Tetapi sekarang para ilmuwan telah menunjukkan bahwa mereka dapat mengendalikan kesalahan, katanya, “tidak ada yang secara mendasar menghentikan kami untuk membangun komputer kuantum yang berguna.”

Dalam qubit logis, informasi disimpan secara berlebihan. Itu memungkinkan peneliti untuk memeriksa dan memperbaiki kesalahan dalam data. “Jika ada bagian yang hilang, Anda dapat merekonstruksinya dari bagian lain, seperti Voldemort,” kata fisikawan kuantum David Schuster dari University of Chicago, yang tidak terlibat dalam penelitian baru ini. (NS Harry Potter penjahat menjaga jiwanya tetap aman dengan menyembunyikannya di beberapa objek yang disebut Horcrux.)

Dalam studi baru, empat qubit tambahan tambahan dihubungkan dengan qubit logis, untuk mengidentifikasi kesalahan dalam datanya. Komputer kuantum masa depan dapat membuat perhitungan menggunakan qubit logis menggantikan qubit asli yang rusak, berulang kali memeriksa dan memperbaiki kesalahan yang muncul.

Untuk membuat qubit logis mereka, para peneliti menggunakan teknik yang disebut kode Bacon-Shor, menerapkannya pada qubit yang terbuat dari ion ytterbium yang melayang di atas chip penangkap ion di dalam ruang hampa, yang dimanipulasi dengan laser. Para peneliti juga merancang urutan operasi sehingga kesalahan tidak berlipat ganda secara tak terkendali, yang dikenal sebagai “toleransi kesalahan.”

Berkat upaya tersebut, qubit logis baru memiliki tingkat kesalahan yang lebih rendah daripada komponen paling cacat yang menyusunnya, kata fisikawan kuantum Christopher Monroe dari University of Maryland di College Park dan Duke University.

Namun, tim tidak menyelesaikan proses penuh yang diharapkan untuk koreksi kesalahan. Sementara komputer mendeteksi kesalahan yang muncul, para peneliti tidak memperbaiki kesalahan dan melanjutkan perhitungan. Sebaliknya, mereka memperbaiki kesalahan setelah komputer selesai. Dalam contoh lengkap, para ilmuwan akan mendeteksi dan memperbaiki kesalahan beberapa kali dengan cepat.

Mendemonstrasikan koreksi kesalahan kuantum adalah kebutuhan untuk membangun komputer kuantum yang berguna. “Ini seperti mencapai kekritisan dengan [nuclear] fisi, ”kata Schuster. Setelah penghalang ilmu nuklir itu dilewati pada tahun 1942, itu mengarah pada teknologi seperti tenaga nuklir dan bom atom (SN: 29/11/17).

Ketika komputer kuantum secara bertahap semakin dekat dengan kegunaan praktis, perusahaan berinvestasi dalam perangkat. Perusahaan teknologi seperti IBM, Google dan Intel menyelenggarakan upaya komputasi kuantum utama. Pada 1 Oktober, sebuah perusahaan komputasi kuantum yang didirikan oleh Monroe, bernama IonQ, go public; Monroe berbicara dengan Berita Sains saat dalam perjalanan untuk membunyikan bel pembukaan di Bursa Efek New York.

Hasil baru menunjukkan bahwa koreksi kesalahan kuantum penuh hampir di sini, kata rekan penulis Kenneth Brown, seorang insinyur kuantum juga di Duke University. “Ini benar-benar menunjukkan bahwa kita bisa menyatukan semua bagian dan melakukan semua langkah.”

Related posts