Kompjuterë kuantikë vetë-riparues: pa gabime dhe tolerantë ndaj gabimeve

• Author:
• Emri i autorit

  Parashikimi Kuantumrun
• Shkurt 14, 2023

Përmbledhje e pasqyrës

Llogaritja kuantike përfaqëson një ndryshim paradigme në përpunimin kompjuterik. Këto sisteme kanë potencialin për të zgjidhur llogaritjet komplekse në pak minuta që kompjuterëve klasikë do t'i duheshin vite, ndonjëherë edhe shekuj për t'i kryer. Megjithatë, hapi i parë për të mundësuar potencialin e plotë të teknologjive kuantike është të sigurohet se ato mund të vetë-riparojnë rezultatet e tyre.

Konteksti i llogaritjes kuantike vetë-riparues

Në vitin 2019, çipi Google Sycamore, që përmban 54 kubit, ishte në gjendje të kryente një llogaritje në 200 sekonda, të cilat normalisht do t'i duheshin një kompjuteri klasik 10,000 vjet për ta përfunduar. Kjo arritje ishte katalizatori i epërsisë kuantike të Google, duke marrë njohjen mbarëbotërore si një përparim i madh në llogaritjen kuantike. Më pas, kjo ka sjellë kërkime dhe përparime të mëtejshme brenda fushës.

Në vitin 2021, Sycamore bëri një hap tjetër përpara duke demonstruar se mund të rregullojë gabimet llogaritëse. Megjithatë, vetë procesi paraqiti gabime të reja më pas. Një problem i zakonshëm në llogaritjen kuantike është se normat e saktësisë së llogaritjeve të tyre ende mungojnë në krahasim me sistemet klasike. 

Kompjuterët që përdorin bit (shifra binare, të cilat janë njësia më e vogël e të dhënave kompjuterike) me dy gjendje të mundshme (0 dhe 1) për të ruajtur të dhënat janë të pajisur me korrigjimin e gabimeve si një veçori standarde. Kur një bit bëhet 0 në vend të 1 ose anasjelltas, ky lloj gabimi mund të kapet dhe korrigjohet.

Sfida në llogaritjen kuantike është më e ndërlikuar pasi çdo bit kuantik, ose kubit, ekziston njëkohësisht në një gjendje 0 dhe 1. Nëse përpiqeni të matni vlerën e tyre, të dhënat do të humbasin. Një zgjidhje e mundshme afatgjatë ka qenë grupimi i shumë kubitëve fizikë në një "qubit logjik" (qubit që kontrollohen nga algoritmet kuantike). Edhe pse kubitët logjikë kanë ekzistuar më parë, ato nuk janë përdorur për korrigjimin e gabimeve.

Ndikim shkatërrues

Disa institucione kërkimore dhe laboratorë të AI kanë studiuar se si të bëjnë kubit logjik që mund të korrigjohen vetë. Për shembull, Universiteti Duke me bazë në SHBA dhe Instituti i Përbashkët Kuantik krijuan një kubit logjik që funksionon si një njësi e vetme në vitin 2021. Duke e bazuar atë në një kod korrigjimi të gabimit kuantik, gabimet mund të zbulohen dhe korrigjohen më lehtë. Për më tepër, ekipi e bëri qubit-in tolerant ndaj gabimeve për të përmbajtur çdo efekt negativ nga gabimet e përmendura. Ky rezultat ishte hera e parë që një kubit logjik u tregua më i besueshëm se çdo hap tjetër i kërkuar në krijimin e tij.

Duke përdorur sistemin e kurthit të joneve të Universitetit të Maryland-it, ekipi ishte në gjendje të ftohte deri në 32 atome individuale me lazer përpara se t'i pezullonte mbi elektroda në një çip. Duke manipuluar çdo atom me lazer, ata ishin në gjendje ta përdornin atë si një kubit. Studiuesit kanë demonstruar se dizajnet inovative mund të çlirojnë një ditë llogaritjen kuantike nga gjendja aktuale e gabimeve. Kubitët logjikë tolerantë ndaj gabimeve mund të punojnë rreth të metave në kubitët bashkëkohorë dhe mund të jenë shtylla kurrizore e kompjuterëve kuantikë të besueshëm për aplikacionet e botës reale.

Pa kompjuterë kuantikë vetë-korrigjues ose vetë-riparues, do të ishte e pamundur të bëheshin sisteme të inteligjencës artificiale (AI) të sakta, transparente dhe etike. Këto algoritme kërkojnë sasi të mëdha të dhënash dhe fuqi kompjuterike për të përmbushur potencialin e tyre, duke përfshirë bërjen e automjeteve autonome të sigurta dhe binjake dixhitale që mund të mbështesin pajisjet e Internetit të Gjërave (IoT).

Implikimet e vetë-riparimit të llogaritjes kuantike

Implikimet më të gjera të investimeve në llogaritjen kuantike vetë-riparuese mund të përfshijnë: 

• Zhvillimi i sistemeve kuantike që mund të përpunojnë vëllime më të larta të dhënash duke kapur gabimet në kohë reale.
• Studiuesit po zhvillojnë sisteme kuantike autonome që jo vetëm mund të vetë-riparohen, por edhe vetë-testohen.
• Rritja e financimit në kërkimin kuantik dhe zhvillimin e mikroçipeve për të krijuar kompjuterë që mund të përpunojnë miliarda informacione, por kërkojnë më pak energji.
• Kompjuterë kuantikë që mund të mbështesin me besueshmëri procese më komplekse, duke përfshirë rrjetet e trafikut dhe fabrikat plotësisht të automatizuara.
• Aplikimi i plotë industrial i informatikës kuantike në të gjithë sektorët. Ky skenar do të bëhet i mundur vetëm pasi kompanitë të ndihen mjaft të sigurt në saktësinë e rezultateve të llogaritjes kuantike për të udhëhequr vendimmarrjen ose për të operuar sisteme me vlerë të lartë.

Pyetje që duhen marrë parasysh

• Cilat janë përfitimet e tjera të mundshme të kompjuterëve kuantikë të qëndrueshëm?
• Si mund të ndikojnë teknologji të tilla në punën tuaj në të ardhmen?