Computer quantum auto-riparazione: senza errore è tolleranti à i difetti

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  Quantumrun Foresight
• Ferraghju 14, 2023

Riassuntu insight

L'informatica quantistica rapprisenta un cambiamentu di paradigma in l'elaborazione di l'informatica. Questi sistemi anu u putenziale di risolve i calculi cumplessi in una materia di minuti chì piglià l'urdinatori classici anni, qualchì volta seculi, per rializà. Tuttavia, u primu passu per attivà u pienu potenziale di e tecnulugia quantistica hè di assicurà ch'elli ponu auto-ripara i so outputs.

Cuntestu di l'informatica quantistica auto-riparabile

In u 2019, u chip Google Sycamore, chì cuntene 54 qubits, hà sappiutu realizà un calculu in 200 seconde chì normalmente piglià un computer classicu 10,000 XNUMX anni per finisce. Stu successu hè statu u catalizzatore di a supremazia quantistica di Google, ricevendu ricunniscenza in u mondu sanu cum'è un grande avanzu in l'informatica quantistica. In seguitu, questu hà generatu più ricerche è avanzamenti in u campu.

In u 2021, Sycamore hà fattu un altru passu avanti dimustrendu chì pò risolve errori di calculu. Tuttavia, u prucessu stessu hà introduttu novi errori dopu. Un prublema abituale in l'informatica quantistica hè chì i tassi di precisione di i so calculi sò sempre mancanti cumparatu cù i sistemi classici. 

L'urdinatori chì utilizanu bits (cifri binari, chì sò l'unità più chjuca di dati di l'informatica) cù dui stati pussibuli (0 è 1) per almacenà e dati venenu equipati di correzione d'errore cum'è una funzione standard. Quandu un pocu diventa 0 invece di 1 o vice versa, stu tipu d'errore pò esse chjapputu è currettu.

U sfida in quantum computing hè più intricatu cum'è ogni quantum bit, o qubit, esiste simultaneamente in un statu di 0 è 1. Se pruvate à misurà u so valore, i dati seranu persi. Una suluzione potenziale di longa durata hè stata di raggruppà parechji qubits fisichi in un "qubit logicu" (qubits chì sò cuntrullati da algoritmi quantum). Ancu s'è i qubits lògichi esistenu prima, ùn sò micca stati impiegati per a correzione di errore.

Impact disruptive

Diversi istituzioni di ricerca è laboratori AI anu studiatu cumu fà qubits lògichi chì ponu autocorreggià. Per esempiu, l'Università di Duke è u Joint Quantum Institute, basatu in i Stati Uniti, anu creatu un qubit logicu chì funziona cum'è una sola unità in 2021. Basendu nantu à un codice di correzione d'errore quantum, i difetti ponu esse più facilmente rilevati è corretti. Inoltre, a squadra hà fattu u qubit tollerante à i difetti per cuntene qualsiasi effetti negativi da questi errori. Stu risultatu era a prima volta chì un qubit logicu hè statu dimustratu per esse più affidabile di qualsiasi altru passu necessariu in a so creazione.

Utilizendu u sistema di trappula di ioni di l'Università di Maryland, a squadra hà sappiutu rinfriscà sin'à 32 atomi individuali cù laser prima di sospenderli sopra l'elettrodi nantu à un chip. Manipulendu ogni atomu cù laser, anu pussutu aduprà cum'è qubit. I circadori anu dimustratu chì i disinni innovatori puderanu un ghjornu di l'informatica quantistica libera da u so statu attuale di errori. I qubits lògichi toleranti à i difetti ponu travaglià intornu à i difetti in i qubits cuntempuranei è puderanu esse a spina di computer quantistici affidabili per l'applicazioni di u mondu reale.

Senza computer quantistici auto-correggibili o auto-riparatori, ùn saria impussibile di fà sistemi di intelligenza artificiale (AI) chì sò precisi, trasparenti è etichi. Questi algoritmi necessitanu grandi quantità di dati è putenza di computing per rializà u so putenziale, cumpresu rende i veiculi autonomi sicuri è gemelli digitali chì ponu sustene l'Internet of Things (IoT).

Implicazioni di l'informatica quantistica auto-riparatrice

Implicazioni più larghe di l'investimenti in l'informatica quantistica auto-riparabile ponu include: 

• Sviluppà sistemi quantistici chì ponu processà volumi più alti di dati mentre catturanu errori in tempu reale.
• I ricercatori chì sviluppanu sistemi quantistici autonomi chì ponu micca solu auto-riparazione, ma ancu autotest.
• Aumentu di u finanziamentu in a ricerca quantistica è u sviluppu di microchip per creà computers chì ponu processà miliardi di informazioni ma necessitanu menu energia.
• Computer quantistici chì ponu supportà in modu affidabile i prucessi più cumplessi, cumprese e rete di trafficu è e fabbriche completamente automatizate.
• L'applicazione industriale cumpleta di l'informatica quantistica in tutti i settori. Stu scenariu diventerà pussibule solu una volta chì e cumpagnie si sentenu abbastanza cunfidenti in l'accuratezza di i risultati di l'informatica quantistica per guidà a decisione o per operà sistemi di altu valore.

Dumande da cunsiderà

• Chì sò l'altri beneficii putenziali di l'informatica quantistica stabile?
• Cumu puderianu tali tecnulugia affettanu u vostru travagliu in u futuru?