reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© verticalarray dreamstime.com Przemysł elektroniczny | 13 marca 2015

Pierwszy scalony układ kwantowy z korekcją błędów

Przyszłość już tu jest! Nie są to słowa na wyrost, gdyż udało się skonstruować sprawnie działający scalony układ kwantowy, wolny od największej przypadłości: zapominania. Wszystko dzięki innowacyjnemu systemowi korekcji błędów w qbitach.
Na komputery kwantowe czeka cały świat. Nie tylko naukowcy i fani science-fiction. Komputery takie zapowiedziano wiele lat temu i wróżą przyszłość komputerów i przetwarzania danych. W porównaniu do dzisiejszych, procesory kwantowe mają być bardziej wyrafinowane, szybsze i znacznie bardziej wydajniejsze. Jednocześnie układy takie zużywać mają ułamek energii tego co obecne układy.

W czym jest trudność? Jak mówi Julian Kelly, student pracujący nad tymi zagadnieniami, jednym z największych wyzwań jakie stoją na drodze do budowy kwantowych układów przetwarzania danych są błędy jakie samoczynnie tworzą się w bitach kwantowych (qbitach).

Qbity mogą istnieć we wszystkich stanach jednocześnie. Metoda zapisywania danych jest inna niż w przypadku znanych nam technologii zapisu informacji w sposób binarny. Sposób działania qbitów wynika z superpozycji stanów. W przypadku zaszumionego otoczenia, qbity mogą bardzo łatwo, szybko i nieprzewidywalne zmieniać swój stan, a co za tym idzie tracone są informacje.

Naukowcy z Santa Barbara pod kierownictwem profesora Johna Martinisa opracowali układ kwantowy, który jest w stanie nie tylko wykorzystywać moc technologii kwantowej, ale jest w stanie efektywnie przechowywać informacje w qbitach. Mowa tu o sprytnej technice korekcji błędów w qbitach.

System ten jest w stanie efektywnie korygować błędy, kompensując wpływ otoczenia. Co więcej, dzieje się to bez ingerencji w stan qbitów. Zgodnie z teorią kwantową, sama obserwacja stanu qbitu powoduje zatrzaśnięcie jego stanu, a tym samym utratę właściwości superpozycji stanów, a więc cech kwantowych.

Zastosowano tu ciekawą budowę układu, jak i specjalny algorytm. Pierwszą rzeczą jest połączenie ze sobą 9 qbitów jako jednego elementu. Takie qbity, umieszczone w sieci pilnują swoich sąsiadów. Wszystko to współpracuje z odpowiednim układem korekcji błedów.

Algorytm opracowany przez Fowlera wykorzystuje tak zwany kod powierzchniowy. Chodzi o sprawdzanie parzystości zmiany stanu qbitu bez ingerencji w niego samego. Nie odczytuje się ich i nie duplikuje się danych, więc dane w qbitach pozostają nienaruszone. Wykorzystując klasyczne metody korekcji błędów, nie byłoby to możliwe.

Fizyka kwantowa tak właśnie działa, o czym wspomnieliśmy powyżej. Próba zmierzenia stanu kwantowego powoduje, że element ten przestaje być kwantowy. Jak się więc do tego zabrać? Dane o parzystości pobiera się z sąsiednich qbitów. Pobiera się w ten sposób niewielką porcję informacji, lecz wystarczająco dużą, aby możliwe było wykrycie błędów, bez ingerencji we właściwości kwantowe samych qbitów.

W efekcie, dane w postaci kwantowej mogą być przechowywane znacznie dłużej niż w klasycznych jednostkach, gdzie informacje przetrzymuje się w jednym qbicie. Nowy układ, będący działającym fizycznym obiektem, pozwala połączyć rozważania teoretyczne z praktyką. Jest to też krok milowy w rozwoju tej dziedziny nauki i technologii, jak podają naukowcy.

Pracę będą kontynuowane. Udało się zniwelować najpoważniejszy kłopot w technice kwantowej, ale nie jedyny. Kolejnym krokiem będzie zbudowanie układu korekcji fazy qbitu, jako drugiego z najpoważniejszych „dolegliwości” systemów kwantowych. Równocześnie przeprowadzane będą dalsze testy nad prototypem, gdzie sprawdzana będzie skuteczność systemu korekcji błędów w dłuższym przedziale czasowym.

Na koniec dodamy, że grupa z Santa Barbara weszła niedawno w partnerstwo z firmą Google, która wspiera rozwój tych technologii.

Komentarze

Zauważ proszę, że komentarze krytyczne są jak najbardziej pożądane, zachęcamy do ich zamieszczania i dalszej dyskusji. Jednak komentarze obraźliwe, rasistowskie czy homofobiczne nie są przez nas akceptowane. Tego typu komentarze będą przez nas usuwane.
reklama
reklama
reklama
reklama
Załaduj więcej newsów
November 29 2016 16:13 V7.6.2-2