Κβαντική συσκευή που εντοπίζει και διορθώνει μόνη της τα λάθη της

Ο κβαντικός υπολογιστής αναμένεται να φέρει επανάσταση...στα πάντα, αλλάζοντας το πρόσωπο της τεχνολογίας και της επιστήμης.

Ωστόσο, πριν εμφανιστεί ένας «πλήρης» κβαντικός υπολογιστής, θα πρέπει να δημιουργηθούν κυκλώματα τα οποία θα είναι σε θέση να εκμεταλλευτούν τις εντυπωσιακές υπολογιστικές δυνατότητες που συνεπάγεται το qubit (κβαντικό bit), ενώ παράλληλα αντιμετωπίζουν το πρόβλημα του λάθους που προκαλείται από περιβαλλοντικές συνθήκες.

Όπως αναφέρεται σε δημοσίευμα του PhysOrg, ερευνητές στο εργαστήριο του καθηγητή Τζον Μαρτίνι (UC Santa Barbara), ανέπτυξαν κβαντικά κυκλώματα που μπορούν να αυτοελέγχονται για λάθη και να τα διορθώνουν, διατηρώντας την κατάσταση του qubit και παρέχοντας στο σύστημα την επιθυμητή σταθερότητα/ αξιοπιστία, η οποία απαιτείται για τη δημιουργία ολοκληρωμένων κβαντικών υπολογιστών.

«Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στους κβαντικούς υπολογιστές είναι το ότι τα qubits είναι εγγενώς προβληματικά» αναφέρει ο Τζούλιαν Κέλι, ένας εκ των ερευνητών/ συντάκτης σχετικού paper που δημοσιεύθηκε στο Nature. «Οπότε εάν αποθηκεύσεις κάποιες πληροφορίες σε αυτά, θα τις ξεχάσουν».

Σημειώνεται ότι το πλεονέκτημα των qubits σε σχέση με τα bits των συμβατικών υπολογιστών είναι το ότι τα qubits μπορούν να είναι σε διαφορετικές καταστάσεις ταυτόχρονα αντί για «ναι/ όχι» (στα bits). Ωστόσο αυτό το χαρακτηριστικό (superpositioning) τα καθιστά ευμετάβλητα, ειδικά όταν χρησιμοποιούνται σε ασταθή περιβάλλοντα.

Η μέθοδος αντιμετώπισης του προβλήματος αυτού έγκειται στη δημιουργία ενός «σχεδίου» στο πλαίσιο του οποίου πολλαπλά qubits συνεργάζονται για τη διατήρηση πληροφοριών- δηλαδή την αποθήκευση πληροφορίας σε πολλά qubits. «Και η ιδέα είναι να φτιάξουμε αυτό το σύστημα των εννιά qubits, που μπορούν στη συνέχεια να ψάξουν για λάθη» προσθέτει ο Κέλι. Τα qubits στο δίκτυο είναι υπεύθυνα για τη διασφάλιση των πληροφοριών που βρίσκονται στους «γείτονές τους», σε ένα επαναλαμβανόμενο σύστημα εντοπισμού και διόρθωσης λαθών.

«Για πρώτη φορά κατασκευάζεται μια κβαντική συσκευή που είναι σε θέση να διορθώνει τα ίδια της τα λάθη» επισημαίνει ο Όστιν Φάουλερ, ένας άλλος εκ των ερευνητών. «Κλειδί» στη διαδικασία είναι το αποκαλούμενο «surface code» του Φάουλερ, που χρησιμοποιεί την «ισοτιμία πληροφορίας» (parity information - τη μέτρηση αλλαγών από τα αρχικά δεδομέναν εν αντιθέσει με την αναπαραγωγή πανομοιότυπων πληροφοριών που αποτελεί τμήμα της διαδικασίας εντοπισμού λαθών στους συμβατικούς υπολογιστές).