اخبار کوانتومی – دستیابی کامپیوترهای کوانتومی به تصحیح خطای تطبیقی
عنوان خبر: دستیابی کامپیوترهای کوانتومی به تصحیح خطای تطبیقی
ژانر/موضوع: محاسبات کوانتومی، تصحیح خطای کوانتومی
تاریخ انتشار خبر: 24 ژانویه 2025
لینک خبر: scitechdaily.com
چکیده:
فیزیکدانان روشی نوین برای بهبود تصحیح خطای کوانتومی توسعه داده‌اند که به رایانه‌های کوانتومی امکان می‌دهد به‌صورت پویا بین دو کد اصلاح خطا جابه‌جا شوند. روش‌های سنتی اصلاح خطای کوانتومی اطلاعات را بین چندین کیوبیت درهم‌تنیده توزیع می‌کنند تا خطاها را شناسایی و تصحیح کنند، اما هیچ کد واحدی نمی‌تواند به‌طور مؤثر از تمام عملیات مورد نیاز پشتیبانی کند. یک تیم تحقیقاتی این روش را روی یک پردازنده‌ی یون به دام افتاده آزمایش کردند. آنها با موفقیت بین color code هفت کیوبیتی برای گیت‌های CNOT و Hadamard و کد 10 کیوبیتی برای گیت‌های T سوئیچ کردند ویک مجموعه‌ی جهان شمول ازگیت های کوانتومی را به‌صورت مقاوم در برابر خطا اجرا کردند. این پیشرفت، تصحیح خطای کوانتومی را کارآمدتر کرده و محاسبات کوانتومی مقیاس‌پذیر را به واقعیت نزدیک‌تر می‌کند.
شرح کامل خبر:
رایانه‌های کوانتومی توانایی حل مسائلی را دارند که فراتر از توان محاسبات کلاسیک است، اما به دلیل شکنندگی حالات کوانتومی، بسیار مستعد خطا هستند. برخلاف رایانه‌های کلاسیک که خطاها را از طریق تکثیر و مقایسه داده‌ها اصلاح می‌کنند، در سیستم‌های کوانتومی امکان کپی‌برداری از اطلاعات وجود ندارد، که این امر تشخیص و تصحیح خطا را دشوارتر می‌کند.
برای حل این مشکل، فیزیکدانان کدهای تصحیح خطای کوانتومی را توسعه داده‌اند که اطلاعات را بین چندین کیوبیت درهم‌تنیده توزیع می‌کنند. بااین‌حال، هیچ کد واحدی نمی‌تواند تمام عملیات منطقی مورد نیاز را به‌طور هم‌زمان پشتیبانی کند و همچنان مقاوم در برابر خطا باقی بماند. این محدودیت مانعی برای توسعه‌ی رایانه‌های کوانتومی مقیاس‌پذیر و کاملاً برنامه‌پذیر بوده است.
اکنون، تیمی از پژوهشگران به سرپرستی مارکوس مولر (دانشگاه RWTH آخن و مرکز تحقیقاتی یولیش) و توماس مونز (دانشگاه اینسبروک) رویکردی نوین به نام “تغییر تطبیقی کد” یا “adaptive code switching“را معرفی کرده‌اند. این روش به رایانه‌ی کوانتومی امکان می‌دهد که به‌صورت پویا بین دو کد اصلاح خطا جابه‌جا شود و مجموعه‌ای جهان شمول از گیت های کوانتومی را به‌طور مقاوم در برابر خطا اجرا کند.
در این آزمایش، تیم تحقیقاتی از یک پردازنده‌ی کوانتومی مبتنی بر یون به دام افتاده استفاده کرد تا بین کد رنگی ۷ کیوبیتی (که از گیت های مقاوم در برابر خطای CNOT و هادامارد پشتیبانی می‌کند) و کد ۱۰ کیوبیتی (که اجرای مقاوم در برابر خطای گیت T را ممکن می‌سازد) جابه‌جا شود. با ترکیب این دو کد، آنها توانستند مدارهای منطقی بسازند و ۱۲ حالت کوانتومی متفاوت را که به‌صورت مقاوم در برابر خطا در یک کد قابل دسترسی نبودند، ایجاد کنند. همچنین، آنها درهم‌تنیدگی بین دو کیوبیت منطقی را با استفاده از مجموعه‌ی کامل گیت های جهانی نشان دادند که گامی اساسی در جهت محاسباتی کوانتومی عملی است.
این نوآوری مسیر را برای پردازنده‌های کوانتومی مقیاس‌پذیر و مقاوم در برابر خطا هموار می‌کند و با کاهش نیاز به سخت‌افزار اضافی، رایانش کوانتومی را یک قدم به کاربردهای عملی مانند رمزنگاری، علوم مواد و فراتر از آن نزدیک‌تر می‌سازد.
منابع:
[1] https://scitechdaily.com/quantum-computers-just-got-smarter-with-dual-code-error-correction/
[2] https://www.nature.com/articles/s41567-024-02727-2
دیدگاه خود را درباره این خبر با ما به اشتراک بگذارید.
