Novi napredak kvantnog računarstva obara svetski rekord u sprezanju

Istraživači su ostvarili značajan napredak u nastojanju na proširivim i na greške otpornim kvantnim kompjuterima nakon sprezanja dosad najviše logičkih kubita.

Postavili su novi rekord u kvantnom sprezanju, dovodeći pouzdane kvantne kompjutere korak bliže realnosti. Naučnici su uspešno spregnuli 24 „logička kubita“ – kvantne bitove informacija sa niskim nivoom grešaka putem kombinovanja više fizičkih kubita. To je najveći broj dosad postignut.

Preporučujemo

Takođe je demonstrirano da logički kubiti mogu očuvati korekciju grešaka dok se broj kubita povećava, što je bitan korak ka većim kvantnim sistemima otpornijim na greške.

Uprkos ogromnom očekivanju od kvantnog računarstva, nekoliko ključnih barijera stoji na putu zamene klasičnih kompjutera. Jedna od tih prepreka je kontrolisanje kubita, osnovnih jedinica kvantnih informacija.

Za razliku od binarnih jedinica i nula tradicionalnih kompjuterskih bitova, kubiti funkcionišu na bazi potpuno drugačije mehanike – kvantne mehanike. Iako kubiti mogu postojati kao jedinice i nule, takođe mogu postojati u oba stanja istovremeno. Ovaj fenomen je poznat kao superpozicija. Merenje kubita je zbog toga veliki izazov.

Dva druga kvantna fenomena, koherencija i sprezanje, dodatno otežavaju situaciju. Koherencija je mera koliko dugo kubiti zadržavaju željeno stanje potrebno za izvođenje kvantnih kalkulacija. Vremena koherencije obično iznose deliće selunde i mogu biti poremećena najsitnijim faktorima u okolini.

Kad izgube koherenciju, kubiti često takođe gube spregnutost – mehanizam kojim je stanje jednog kubita direktno vezano za stanje drugog. Ovaj gubitak koherencije i spregnutosti negativno utiče na sposobnost kvantnih kompjutera da precizno i pouzdano obavljaju kalkulacije.

Logički kubit

Istraživači se poslednjih godina sve više fokusiraju na logičke kubite kao način prevazilaženja slabosti fizičkih kubita.

Dok su fizički kubiti tipično napravljeni od naelektrisanih čestica kao što su joni ili superprovodnih kola, logički kubiti su stvoreni kodiranjem kvantnih informacija širom brojnih fizičkih kubita. Ova arhitektura obezbeđuje sistem korekcije grešaka, tako da ako jedan kubit postane nestabilan ili izgubi informacije – drugi kubiti mogu to da detektuju i koriguju.

Naučnici su uspešno spregnuli rekordna 24 logička kubita pomoću kvantnog procesora kompanije Atom kompjuting, koji procesuira i skladišti kvantne informacije putem laserske manipulacije individualnim atomima, i pomoću Majkrosoftovog sistema kubitske virtuelizacije, softverske platforme koja pomaže u upravljanju i stabilizaciji kubita putem detekcije i korekcije grešaka u realnom vremenu.

Iako 24 možda ne izgleda kao veliki broj, sposobnost sprezanja toliko logičkih kubita predstavlja prekretnicu na putu stvaranja proširivih, na greške otpornih kvantnih sistema, kažu istraživači.

Kvantno računarstvo otporno na greške je bitno za rešavanje velikih računarskih problema koje omogućava naučnu i ekonomsku vrednost veću nego klasični kompjuteri i zahteva integraciju više naprednih tehnologija i algoritme za korekciju grešaka radi obezbeđivanja pouzdanih kompjuterskih resursa na održiv način, kažu predstavnici Atoma. Ovi rezultati su demonstrirali sve ključne sastojke neophodne za korekciju grešaka.

Istraživači su takođe pokazali da logički kubiti mogu da obave složene zadatke i obuzdaju greške dok se kvantni kompjuteri povećavaju. Kreirali su i izveli računice sa 28 logičkih kubita, dokazujući da je moguće održati korekciju grešaka dok kvantni sistemi postaju moćniji i složeniji.

„Spajajući naše najrazvijenije neutralno-atomske kubite sa Majkrosoftovim sistemom kubitske virtuelizacije, sad možemo da ponudimo pouzdane logičke kubite na komercijalnoj kvantnoj mašini“, kaže osnivač i direktor Atom kompjutinga Ben Blum. „Ovaj sistem će omogućiti rapidan napredak u brojnim oblastima, uključujući hemiju i nauku o materijalima“.

(Telegraf Nauka/Live Science)