İki kübit dolaşma kapısı, kendi hatalarını tespit edilebilir foton kayıpları olarak işaretler

Kuantum hataları kuantum hesaplamanın normal bir parçasıdır çünkü kırılgan fiziksel kübitler (verileri depolayan küçük bileşenler), ısı, başıboş sinyaller veya mikroskobik titreşimler gibi çevresel gürültü nedeniyle kolayca bozulabilir. Tipik düzeltmeler, bilgisayarları daha büyük, daha pahalı ve oluşturulması daha zor hale getiren çok miktarda ekstra donanım kubiti içerir.

Kuantum hatalarının tespit edilmesi kolaylaştırılıyor

Dergide yayınlanan bir makalede DoğaBilim adamları, en yaygın hataları meydana geldikçe otomatik olarak işaretleyen iki kübitlik bir dolaşıklık kapısı geliştirdiklerini bildiriyorlar.

D-Wave Quantum Inc.’deki ekip, kontrollü-Z (CZ) dolaşıklık kapısı adı verilen ve iki kübiti yalnızca 500 nanosaniyede dolaştıran ultra hızlı bir bağlantı tasarladı. Hatalar oluştuğunda sistem, bunların gizli hatalara dönüşmesine izin vermek yerine otomatik olarak bunların çoğunu foton kayıpları (silme olarak bilinir) olarak işaretler.

Donanım, her kübiti iki küçük süper iletken mikrodalga boşluğuna bölerek çalışıyor. Bilim insanları, bunların etkileşime girmesini sağlamak için kısa süreliğine bir fotonu merkezi bir köprüye kaydırdı, etkileşimin gerçekleşmesini bekledi ve ardından ışığı tekrar başlangıç ​​noktasına kaydırdı.

Özel kübitler için dolaştırıcı kapılar oluşturmaya yönelik daha önceki girişimlerde, iki kübitin bağlanması genellikle yerleşik hata tespitini bozarak, tespit edilmesi kolay hataları tekrar gizli aksaklıklara dönüştürüyordu. Burada gizli, bilim adamları için tamamen görünmez anlamına gelmez; daha ziyade bilgisayarın bir hesaplama sırasında hatayı canlı olarak yakalayamaması anlamına gelir.

Makalenin yazarları, geçitlerini test etmek için dolanık iki kübitlik bir durum oluşturdular ve rastgele işlem dizileri yürüttüler. Daha sonra kaç hatanın otomatik olarak işaretlendiğini ve gizlendiğini saydılar.

Testler, operasyonların yaklaşık %0,5’inin otomatik olarak işaretlenen tespit edilebilir foton kayıpları ürettiğini ortaya çıkardı. Geriye kalan gizli hatalar geçit başına yaklaşık %0,1’in altındayken, bit çevirme hataları (bir kübitin yanlışlıkla 0 durumundan 1 durumuna veya 1 durumundan 0 durumuna düşmesine neden olan feci hatalar) son derece nadirdi; yaklaşık 1 milyonda 1.

Yazarların belirttiği gibi, “Deneysel gösterimimiz, hata hiyerarşisinin geçit sırasında büyük ölçüde korunduğunu doğrulamaktadır.” Başka bir deyişle sistem, hata tespit yeteneğini koruyarak çoğu hatanın işaretlenmesini sağladı.

Ölçeklendirme

Kontrol kübiti, süreç boyunca hedef kübitten biraz daha fazla strese maruz kalsa da bilgisayar simülasyonları büyük bir avantajı ortaya çıkardı. Arızaları gizlemek yerine işaretlenmiş halde tutarak, bu kübitlerden oluşturulan daha büyük kuantum bilgisayarların, boyutları büyüdükçe hataları çok daha etkili bir şekilde bastırabilmesi gerekir. “Bu sonuçlar, ölçeklendikçe hataları hızla bastıran, hata düzeltmeli sistemlere daha hızlı bir yol sağlıyor.”