شرکت Quantinuum اخیرا مقاله جالبی را در arXiv با عنوان تخمین فاز کوانتومی بیزی با تشخیص خطای کوانتومی منتشر کرده است که شبیه‌سازی را برای محاسبه انرژی حالت پایه مولکول هیدروژن (H2) با استفاده از یک الگوریتم تخمین فاز کوانتومی توصیف می‌کند. اگرچه شبیه سازی مولکول H2 قبلا انجام شده است، اما نکته منحصر به فرد در مورد این پروژه این است که شامل تشخیص خطا نیز به عنوان بخشی از الگوریتم است. این مقاله از کد [6، 4، 2] استفاده کرده که به این معنی است که از 6 کیوبیت فیزیکی برای رمزگذاری 4 کیوبیت منطقی با فاصله کد 2 استفاده کرده است. فاصله کد 2 نشان می دهد که برای تبدیل یک کلمه رمز معتبر به کلمه رمز معتبر دیگر چند بیت باید تغییر کند. وقتی فاصله 2 باشد به این معنی است که کد می تواند یک خطای بیتی را تشخیص دهد، اما ممکن است حتی نتواند خطاهای دو بیتی را تشخیص دهد. با فرض اینکه خطاهای تک بیتی شایع ترین هستند، می توان از این الگوریتم برای ارائه پاسخ صحیح با اجرای مکرر الگوریتم استفاده کرد تا زمانی که کد نشان دهد که هیچ خطایی رخ نداده است.
اگرچه مطبوعات این مسئله را به خوبی درک نمی کنند، اما تفاوت زیادی بین تشخیص خطا و تصحیح خطا وجود دارد. اکثر کدهایی که محققان روی آنها کار می کنند، مانند کد سطح، کد رنگ، کد GKP، کد LDPC و غیره نه تنها خطاها را شناسایی می کنند، بلکه آنها را اصلاح می کنند. این نوع کدها واقعاً تنها مسیری هستند که به یک ماشین کاملاً تحمل خطا قادر به اجرای الگوریتم‌هایی با هزاران کیوبیت و میلیون‌ها گیت هستند که برای اکثر برنامه‌های کوانتومی مورد نیاز است. حتی با وجود قابلیت‌های عالی کیفیت کیوبیت ماشین‌های تله یونی Quantinuum، احتمال دستیابی به خطا در هنگام اجرای این الگوریتم‌های بسیار بزرگ نزدیک به صفر است. بنابراین الگوریتم تشخیص خطا باید میلیون‌ها یا میلیاردها بار اجرا شود تا در نهایت منجر به خطای صفر شود. کدهای تصحیح خطا این مشکل را ندارند، زیرا خطاها را همانطور که اتفاق می‌افتند تصحیح می‌کنند و سپس با بقیه الگوریتم ادامه می‌دهند. با این وجود، این رویکرد تشخیص خطا ممکن است در آینده کاربردهایی داشته باشد، به ویژه در الگوریتم‌های عمق کم که احتمال اجرای آن بدون ایجاد هرگونه خطا منطقی است.
لینک مقاله:
https://arxiv.org/pdf/2306.16608.pdf
