کامپیوتر کوانتومی گوگل به نقطه عطف تصحیح خطا رسید

به گزارش مجله خبری نگار،بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌هایی که یک کامپیوتر کوانتومی را تشکیل می‌دهند، مستعد اشتباهاتی هستند که در صورت اصلاح نشدن، ممکن است یک محاسبه را بی‌فایده جلوه دهند.

هدف دانشمندان برای کاهش این میزان خطا، ساخت کامپیوتری است که بتواند خطا‌های خود را تصحیح کند. چنین ماشینی می‌تواند قدرت‌های چند کیوبیت خطاپذیر را در یک کیوبیت بهبودیافته به نام کیوبیت منطقی ترکیب کند که می‌توان از آن برای انجام محاسبات استفاده کرد.

اکنون دانشمندان به یک نقطه عطف کلیدی در تصحیح خطای کوانتومی رسیده اند. محققان گوگل گزارش دادند که افزایش تعداد کیوبیت‌ها در یک کیوبیت منطقی می‌تواند آن را کمتر در معرض خطا قرار دهد.

رایانه‌های کوانتومی آینده می‌توانند مشکلات غیرممکن را حل کنند. برای ساخت این ماشین‌های کوانتومی قدرتمند، محققان دریافتند که باید از تصحیح خطا برای کاهش چشمگیر نرخ خطا استفاده کنند.

در حالی که دانشمندان قبلاً معتقد بودند:می توانند خطا‌های ساده را در رایانه‌های کوانتومی در مقیاس کوچک شناسایی و تصحیح کنند، تصحیح خطا هنوز در مراحل اولیه خود است.

جولیان کلی (Julian Kelly) فیزیکدان ز هوش مصنوعی کوانتومی گوگل، در خبری گفت: پیشرفت جدید به این معنا نیست که محققان آماده ساخت یک کامپیوتر کوانتومی کاملاً تصحیح شده با خطا هستند، اما نشان می‌دهد که واقعاً ممکن است، اصلاح خطا اساساً عملی باشد.

کیوبیت‌های منطقی اطلاعات را به صورت اضافی در چند کیوبیت فیزیکی ذخیره می‌کنند. این افزونگی به رایانه کوانتومی اجازه می‌دهد تا بررسی کند که آیا اشتباهی رخ داده است یا خیر و آن‌ها را به سرعت برطرف کند. در حالت ایده آل، هر چه کیوبیت منطقی بزرگتر باشد، میزان خطا باید کمتر باشد. اما اگر کیوبیت‌های اصلی بیش از حد معیوب باشند، اضافه کردن تعداد بیشتری از آن‌ها باعث ایجاد مشکلات بیشتر از حل آن می‌شود.

محققان با استفاده از تراشه کوانتومی Sycamore گوگل، دو اندازه مختلف کیوبیت منطقی را مطالعه کردند که یکی از ۱۷ کیوبیت و دیگری ۴۹ کیوبیت بود. پس از بهبود مستمر در عملکرد کیوبیت‌های فیزیکی اصلی که دستگاه را تشکیل می‌دهند، محققان خطا‌هایی را که از بین می‌رفتند محاسبه کردند.

محققان دریافتند: کیوبیت منطقی بزرگتر دارای نرخ خطای کمتری است، حدود ۲٫۹ درصد در هر دور تصحیح خطا، در مقایسه با نرخ کوبیت منطقی کوچکتر که حدود ۳ درصد است. این پیشرفت کوچک نشان می‌دهد که دانشمندان در نهایت به سمتی می‌روند که در آن تصحیح خطا می‌تواند با بزرگ‌شدن خطا‌ها را از بین ببرد.

یک شبیه سازی رایانه‌ای از عملکرد رایانه کوانتومی نشان می‌دهد که اگر اندازه کیوبیت منطقی حتی بیشتر شود، میزان خطای آن در واقع بدتر می‌شود. بهبود بیشتری در کیوبیت‌های معیوب اصلی لازم است تا دانشمندان بتوانند واقعاً از مزایای تصحیح خطا استفاده کنند.