ขั้นแรกการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมของคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะแสดงให้เห็นได้สำเร็จ

ในโลกของการคำนวณควอนตัมมิติพื้นที่ Hilbert ซึ่งเป็นการวัดจำนวนควอนตัมที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถเข้าถึงได้เป็นคุณสมบัติที่มีค่า การมีพื้นที่ฮิลเบิร์ตที่ใหญ่ขึ้นช่วยให้การดำเนินงานควอนตัมที่ซับซ้อนมากขึ้นและมีบทบาทสำคัญในการใช้การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม (QEC) ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นในการปกป้องข้อมูลควอนตัมจากเสียงและข้อผิดพลาด

การศึกษาล่าสุดโดยนักวิจัยของเยลที่ตีพิมพ์ ธรรมชาติ Qudits ที่สร้างขึ้น – ระบบควอนตัมที่สามารถรองรับข้อมูลควอนตัมและสามารถมีอยู่ในมากกว่าสองรัฐ การใช้ Qutrit (ระบบควอนตัมระดับ 3) และโทรจัน (ระบบควอนตัมระดับ 4) นักวิจัยแสดงให้เห็นถึงการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมการทดลองครั้งแรกโดยใช้หน่วยควอนตัมมิติสูงของ Gottesman-Kiteman-Kitaev-Kitaev-Preskill (GKP) รหัส Bosonic

คอมพิวเตอร์ควอนตัมส่วนใหญ่ในตลาดมักจะใช้สถานะควอนตัมเพื่อประมวลผลข้อมูลโดยใช้สถานะควอนตัมที่เรียกว่า qubits เช่นคอมพิวเตอร์ควอนตัมในคอมพิวเตอร์ทั่วไปที่มีอยู่ในสองสถานะที่กำหนดไว้อย่างดีในขณะที่ (1) และลง (1) และ 0 และ 1 มีอยู่ที่การซ้อนทับควอนตัมในเวลาเดียวกัน พื้นที่ฮิลเบิร์ตของค่าเดียวคือพื้นที่พาหะคอมโพสิตสองมิติ

เนื่องจากยิ่งใหญ่กว่าการใช้ Qudits แทนที่จะเป็น Qudit จึงเป็นที่สนใจทางวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมในแง่ของพื้นที่ฮิลเบิร์ต

QDITS สามารถทำงานได้เช่นการสร้างประตูควอนตัมการใช้อัลกอริทึมการสร้างสถานะ “เวทมนตร์” พิเศษและจำลองระบบควอนตัมที่ซับซ้อนได้ง่ายขึ้นกว่าเดิม เพื่อใช้ประโยชน์จากพลังเหล่านี้นักวิจัยใช้เวลาหลายปีในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้ในควอดด้วยความช่วยเหลือของโฟตอนอะตอมและโมเลกุลและวงจรตัวนำยิ่งยวด

การทดลองที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกพิสูจน์การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมของคอมพิวเตอร์ควอนตัม — Qudits GKP ที่เสถียร เครดิต: ธรรมชาติ (2025) ดอย: https://doi.org/10.1038/S41586-025-08899-Y

ความน่าเชื่อถือของการคำนวณควอนตัมขึ้นอยู่กับ QEC ส่วนใหญ่ซึ่งปกป้องข้อมูลควอนตัมด้วยข้อมูลคุณภาพที่เปราะบางจากเสียงรบกวนและข้อบกพร่อง อย่างไรก็ตามความพยายามในการทดลองส่วนใหญ่ใน QEC มุ่งเน้นไปที่ qubits ดังนั้น qudits จึงย้อนกลับ

นักวิจัยในการศึกษาครั้งนี้ได้ทำการทดลองครั้งแรกของการแก้ไขข้อผิดพลาด Qutrit และ Quart โดยใช้ Gottesman – Kitaev – รหัส Posok (GKP) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพระบบให้เป็นหน่วยความจำควอนตัมแบบไตร่ตรองและควอเทอร์นารีนักวิจัยเลือกอัลกอริทึมการเรียนรู้ที่เพิ่มขึ้นซึ่งเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการแก้ไขข้อผิดพลาดหรือใช้งานประตูควอนตัมโดยใช้การเรียนรู้การทดลองและข้อผิดพลาดของเครื่อง

การทดลองนี้ผลักจุดแก้ไขข้อผิดพลาดที่ถูกต้องสำหรับการแก้ไขข้อผิดพลาดโดยใช้ประโยชน์จากพลังของพื้นที่ฮิลเบิร์ตขนาดใหญ่

นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าการเพิ่มขึ้นของการสูญเสียโฟตอนและอัตราการลดลงของสถานะ Qudit GKP อาจส่งผลให้อายุการใช้งานควอนตัมที่เข้ารหัสอย่างมีเหตุผลลดลง แต่ในทางกลับกันมันให้การเข้าถึงสถานะควอนตัมเชิงตรรกะมากขึ้นในระบบกายภาพเดียว

การค้นพบเหล่านี้พิสูจน์ให้เห็นถึงสัญญาของการบรรลุคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เชื่อถือได้และปรับขนาดได้และอาจนำไปสู่การพัฒนาในการเข้ารหัสวิทยาศาสตร์วัสดุและการค้นพบยา

ข้อมูลเพิ่มเติม:
เบนจามินแอล ธรรมชาติ (2025) ดอย: 10.1038/s41586-025-08899-y

อ้าง: การสาธิตการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม (18 พฤษภาคม 2568) 18 พฤษภาคม 2568 จาก https://phys.org/news/2025-05-05-Cuccessful-quantum-quantum-eror-eror

เอกสารนี้มีลิขสิทธิ์ จะไม่มีการทำซ้ำส่วนใดโดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรยกเว้นการทำธุรกรรมที่เป็นธรรมสำหรับการวิจัยส่วนตัวหรือวัตถุประสงค์ในการวิจัย เนื้อหามีวัตถุประสงค์เพื่อให้ข้อมูลเท่านั้น

Source link