دستیابی شرکت Quantinuum به یک روش کارآمد برای محاسبات کوانتومی مقاوم به خطا

خلاصه خبر:

شرکت کوانتینووم، پیشرو در تصحیح خطای کوانتومی، تکنیک "genon braiding" را معرفی کرد که تکنیک جدیدی برای محاسبات کوانتومی مقاوم به خطا میباشد. این روش از خواص منحصر به فرد نظم توپولوژیکی برای انجام عملیات کوانتومی قوی استفاده می کند و تعداد کیوبیت های فیزیکی مورد نیاز در هر کیوبیت منطقی را کاهش می دهد. Genon braiding که در کامپیوتر کوانتومی یون به دام افتاده کوانتینوم H1-1 نشان داده شده است، که در آن نقص در کدهای توپولوژیکی را دستکاری می کند تا اطلاعات کوانتومی را با تحمل خطا رمزگذاری و مدیریت کند. این پیشرفت به چالش کلیدی محاسبات کوانتومی در حفظ دقت محاسباتی در میان حالات کوانتومی ظریف می پردازد. تحقیقات Quantinuum اهمیت طراحی کدهای تصحیح خطا را با قابلیت‌های سخت‌افزاری، افزایش عملکرد و مقیاس‌پذیری برجسته می‌کند. این تکنیک جهشی قابل توجه به سمت برنامه های کاربردی محاسبات کوانتومی در دنیای واقعی را نشان می دهد.

توضیحات تکمیلی:

Quantinuum از یک مقاله تحقیقاتی پیشگامانه پرده برداری کرده است که جزئیات یک تکنیک نوآورانه به نام "genon braiding" را شرح می دهد که نوید پیشرفت قابل توجهی در محاسبات کوانتومی مقاوم به خطا را می دهد. این روش از خواص منحصر به فرد نظم توپولوژیکی برای انجام عملیات کوانتومی قوی استفاده می کند و صنعت را به کاربردهای عملی و واقعی نزدیک می کند.

بافته کردن ژنون شامل دستکاری ژنون ها - نقص یا پیچش در کدهای توپولوژیکی - با بافتن آنها به دور یکدیگر است. این فرآیند اطلاعات کوانتومی منطقی را به صورت مقاوم به خطا رمزگذاری و دستکاری می‌کند، در نتیجه تعداد کیوبیت‌های فیزیکی مورد نیاز در هر کیوبیت منطقی را کاهش می‌دهد و محاسبات کوانتومی را مقیاس‌پذیرتر و کارآمدتر می‌کند. این رویکرد جدید به چالش اصلی محاسبات کوانتومی می پردازد: حفظ دقت محاسباتی با وجود ماهیت ظریف حالات کوانتومی و ممنوعیت کپی مستقیم کیوبیت ها.

در یک مصاحبه ، بنیانگذار و مدیر ارشد محصول ، Ilyas Khan، بر اهمیت طراحی مشترک کدهای تصحیح خطا با قابلیت های سخت افزاری خاص تاکید کرد. او تاکید کرد که کد Genon فوق‌العاده تاثیرگذار است و عملکرد را در جنبه‌های مختلف محاسبات کوانتومی به طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد.

Quantinuum این تکنیک را در رایانه کوانتومی H1-1 خود نشان داد، دستگاهی که از یون های به دام افتاده برای دستیابی به اتصال بالا از طریق انتقال یون استفاده می کند. این قابلیت برای اجرای کارآمد گیت های مقاوم در برابر خطا با حداقل سربار بسیار مهم است. سیستم H1-1 از 20 یون ایتربیوم برای کیوبیت‌های فیزیکی و 20 یون باریم برای خنک‌سازی استفاده می‌کند و گیت‌ها را با فیدلیتی بالا از طریق انتقال‌های رامان تحریک‌شده اجرا می‌کند.

مقاله تحقیقاتی به جزئیات مبانی نظری Genon braiding می پردازد و اشاره می کند که متعادل کردن حفاظت اطلاعات کوانتومی با توانایی دستکاری آن برای کارهای محاسباتی ضروری است. دانشمندان توضیح می‌دهند که ژنون‌ها از ویژگی‌های متقارن خاص در سیستم کوانتومی ناشی می‌شوند و با رئوس 3 ظرفیتی در کدهای توپولوژیکی مرتبط هستند که می‌توانند برای اجرای گیت های کلیفورد منطقی بافته شوند.

نتایج تجربی کوانتینیوم شامل نمایش راستی آزمایی  عملیات کلیفورد تک کیوبیتی و دو نوع گیت منطقی دو کیوبیتی، معادل CNOT ها است. این کار پتانسیل Genon braiding را برای تصحیح خطای کوانتومی عملی نشان می‌دهد و بخشی از تلاش گسترده‌تر Quantinuum برای توسعه معماری‌های مقاوم در برابر خطا متناسب با قابلیت‌های سخت‌افزاری منحصربه‌فرد آن‌ها است.

به طور خلاصه، تکنیک Genon braiding Quantinuum یک گام به جلو در محاسبات کوانتومی مقاوم به خطا است که نویدبخش افزایش مقیاس‌پذیری و کارایی در حین پرداختن به مسئله حیاتی خطاهای کوانتومی است.

منبع 

https://www.quantinuum.com/news/quantinuum-researchers-are-unlocking-a-more-efficient-and-powerful-path-towards-fault-tolerance