Kvantdatorers största utmaning: felbenägenhet
Kvantdatorer har potential att lösa problem som är omöjliga för klassiska datorer. Men en av de största utmaningarna är att kvantbitar (qubits) är extremt känsliga för störningar. Utan felkorrigering kan fel uppstå i ungefär 1 av 1 000 operationer, jämfört med 1 på en biljon i klassiska datorer .
Vad är kvantfelkorrigering?
Kvantfelkorrigering (Quantum Error Correction, QEC) är en uppsättning tekniker som skyddar kvantinformation från fel orsakade av decoherens och andra kvantstörningar. Eftersom kvantinformation inte kan kopieras direkt (enligt no-cloning-teoremet), sprids informationen över flera sammanflätade qubits. Detta gör det möjligt att upptäcka och korrigera fel utan att förstöra den ursprungliga informationen .
Hur fungerar det?
QEC fungerar genom att:
- Koda informationen över flera fysiska qubits för att skapa en logisk qubit.
- Övervaka systemet för att upptäcka fel (t.ex. bitflipp eller fasflipp).
- Korrigera felen genom att använda redundansen i systemet.
Till exempel kan Shor-koden använda 9 fysiska qubits för att skydda en enda logisk qubit mot både bit- och fasfel .
Framsteg inom QEC
Forskare har nyligen gjort betydande framsteg inom QEC. Google presenterade en ny kvantprocessor, Willow, som visade att QEC kan skalas upp till större enheter som behövs för praktiska tillämpningar. Detta är ett viktigt steg mot att bygga felkorrigerade kvantdatorer .
Varför är QEC viktigt?
Utan effektiv QEC är kvantdatorer begränsade till småskaliga experiment. För att realisera kvantdatorers fulla potential inom områden som kryptografi, materialvetenskap och läkemedelsutveckling är robust felkorrigering avgörande.
Sammanfattning
Kvantfelkorrigering är en avgörande teknik för att möjliggöra pålitliga och skalbara kvantdatorer. Genom att sprida informationen över flera qubits och korrigera fel i realtid kan QEC övervinna de inneboende begränsningarna i kvantberäkningar.
Källor:
Taggar:
- Fysik
- Teknik
- Artificiell intelligens
Extra taggar:
- Kvantfelkorrigering
- Kvantdatorer
- Qubits
- Decoherens
