július 12, 2024

Androbit techmagazin

Az Androbit tényeken alapuló híreivel, exkluzív videofelvételeivel, fotóival és frissített térképeivel maradjon naprakész Magyarország legfrissebb fejleményein.

A nem ismétlődő csempeminták megvédhetik a kvantuminformációkat

A nem ismétlődő csempeminták megvédhetik a kvantuminformációkat

Ez a rendkívüli törékenység reménytelenné teheti a kvantumszámítástechnikát. De 1995-ben Peter Shor alkalmazott matematikus Felfedez Intelligens módszer a kvantuminformációk tárolására. Kódolásának két fő jellemzője volt. Először is elviseli azokat a hibákat, amelyek csak az egyes qubiteket érintik. Másodszor, egy eljárást tartalmazott a hibák kijavítására, amikor azok előfordulnak, megakadályozva azok felhalmozódását, és kisiklik a számítási folyamatot. Shor felfedezése volt az első példa a kvantum hibajavító kódra, és kulcsfontosságú tulajdonságai minden ilyen kódra jellemzőek.

Az első tulajdonság egy egyszerű elvből fakad: a bizalmas információ kevésbé sebezhető, ha megosztják őket. A kémhálózatok hasonló stratégiát alkalmaznak. Mindegyik kém nagyon keveset tud a hálózat egészéről, így a szervezet még akkor is biztonságban marad, ha valakit elkapnak. De a kvantum hibajavító kódok ezt a logikát a végletekig viszik. Egy kvantumkémhálózatban egyetlen kém sem tudna semmit, mégis sokat tudnának együtt.

Mindegyik kvantumhiba-javító kód egy sajátos recept a kvantuminformációk sok qubit között történő elosztására kollektív szuperpozícióban. Ez az eljárás hatékonyan konvertálja a fizikai qubitek tömbjét egyetlen virtuális qubitté. Ismételje meg a folyamatot többször nagy qubit-készlettel, és sok virtuális qubitet kap, amelyeket számítások elvégzésére használhat.

Az egyes virtuális qubiteket alkotó fizikai qubitek olyanok, mint azok a gyanútlan kvantumkémek. Mérje meg bármelyiket, és semmit sem fog tudni a virtuális qubit állapotáról, amelynek része, a helyi megkülönböztethetetlenségnek nevezett tulajdonságról. Mivel minden fizikai qubit nem kódol semmilyen információt, az egyes qubitekben lévő hibák nem rontják a számítást. A fontos információk így vagy úgy mindenhol megtalálhatók, de konkrétan sehol.

– Nem kötheti egyetlen qubithez sem – mondta Cubitt.

Minden kvantumhibajavító kód képes legalább egy hibát kezelni anélkül, hogy bármilyen hatással lenne a kódolt információra, de végül mindegyik feladja, ahogy a hibák felhalmozódnak. És itt kezdődik a kvantum hibajavító kódok második jellemzője, ami a tényleges hibajavítás. Ez szorosan összefügg a helyi megkülönböztethetetlenséggel: mivel az egyes qubitek hibái nem semmisítenek meg semmilyen információt, ez mindig lehetséges Fordítson vissza minden hibát Az egyes kódokhoz megállapított eljárások alkalmazása.

READ  Hubble vízgőzt talál egy kis exobolygó légkörében

Elvitték lovagolni

Zhi Li, a kanadai Waterloo-i Peripheral Institute for Theoretical Physics posztdoktori kutatója jól ismerte a kvantumhiba-korrekciós elméletet. De a téma távol állt a fejétől, amikor beszélgetésbe kezdett kollégájával Latham Boyle. 2022 ősze volt, és a két fizikus egy esti járaton utazott Waterlooból Torontóba. Boyle, a nem ciklikus burkolás szakértője, aki akkoriban Torontóban élt, jelenleg pedig az Edinburghi Egyetemen dolgozik, ismerős arc volt ezeken a járatokon, amelyek gyakran elakadnak a nagy forgalomban.

„Általában elég nyomorúságosak tudnak lenni” – mondta Boyle. „Ez olyan volt, mint a valaha volt legnagyobb.”

A sorsdöntő este előtt Lee és Boyle tisztában voltak egymás munkájával, de kutatási területeik nem fedték egymást közvetlenül, és még soha nem beszéltek személyesen. De mint a nem kapcsolódó területek számtalan kutatója, Lee-t is érdekelték a nem időszakos csempék. „Nagyon nehéz nem érdekelni” – mondta.