Куантумрун

КРЕДИТ ЗА СЛИКУ:

иСтоцк

Квантни рачунари који се сами поправљају: без грешака и отпорни на грешке

Истраживачи траже начине да створе квантне системе који су без грешака и толерантни на грешке за изградњу нове генерације технологија.

Аутор:
ime аутора
Куантумрун Форесигхт
14. фебруара 2023. године

Сажетак увида

Квантно рачунарство представља промену парадигме у рачунарској обради. Ови системи имају потенцијал да реше сложене прорачуне у року од неколико минута за које би класичним рачунарима биле потребне године, понекад и векови. Међутим, први корак у омогућавању пуног потенцијала квантних технологија је обезбеђивање да оне могу самостално да поправљају своје резултате.

Самопоправљајући контекст квантног рачунарства

У 2019, Гоогле Сицаморе чип, који садржи 54 кубита, био је у стању да изврши прорачун за 200 секунди за који би класичном рачунару обично требало 10,000 година да заврши. Ово достигнуће је било катализатор Гооглеове квантне надмоћи, добивши светско признање као велики напредак у квантном рачунарству. Након тога, ово је изазвало даља истраживања и напредак у овој области.

У 2021. години, Сицаморе је направио још један корак напред показујући да може да поправи рачунске грешке. Међутим, сам процес је касније унео нове грешке. Уобичајени проблем у квантном рачунарству је то што стопе тачности њихових прорачуна још увек недостају у поређењу са класичним системима.

Рачунари који користе битове (бинарне цифре, које су најмања јединица рачунарских података) са два могућа стања (0 и 1) за складиштење података опремљени су исправљањем грешака као стандардном функцијом. Када бит постане 0 уместо 1 или обрнуто, ова врста грешке се може ухватити и исправити.

Изазов у квантном рачунарству је сложенији јер сваки квантни бит, или кубит, постоји истовремено у стању 0 и 1. Ако покушате да измерите њихову вредност, подаци ће бити изгубљени. Дуготрајно потенцијално решење било је груписање многих физичких кубита у један „логички кубит“ (кубити који се контролишу квантним алгоритмима). Иако су логички кубити постојали и раније, нису коришћени за исправљање грешака.

Ометајући утицај

Неколико истраживачких институција и АИ лабораторија проучавају како да направе логичке кубите који се могу самоисправљати. На пример, Универзитет Дуке и Јоинт Куантум Институте са седиштем у САД створили су логички кубит који функционише као једна јединица 2021. Базирајући га на квантном коду за исправљање грешака, грешке се могу лакше открити и исправити. Поред тога, тим је направио кубит отпорним на грешке да садржи све негативне ефекте наведених грешака. Овај резултат је био први пут да се показало да је логички кубит поузданији од било ког другог потребног корака у његовом креирању.

Користећи систем јонске замке Универзитета Мериленд, тим је могао да охлади до 32 појединачна атома помоћу ласера пре него што их суспендује преко електрода на чипу. Манипулишући сваки атом ласерима, могли су да га користе као кубит. Истраживачи су показали да иновативни дизајни могу ослободити једнодневно квантно рачунарство од тренутног стања грешака. Логички кубити отпорни на грешке могу да заобиђу недостатке у савременим кубитима и могу бити окосница поузданих квантних рачунара за апликације у стварном свету.

Без самоисправљајућих или самопоправљајућих квантних рачунара, било би немогуће направити системе вештачке интелигенције (АИ) који су тачни, транспарентни и етички. Ови алгоритми захтевају велике количине података и рачунарске снаге да би испунили свој потенцијал, укључујући стварање безбедних аутономних возила и дигиталних близанаца који могу да подрже уређаје Интернета ствари (ИоТ).

Импликације самопоправљајућег квантног рачунарства

Шире импликације улагања у квантно рачунарство које се самопоправља може укључивати:

Развијање квантних система који могу да обрађују веће количине података док хватају грешке у реалном времену.
Истраживачи развијају аутономне квантне системе који не само да се могу самопоправљати већ и самотестирати.
Повећано финансирање квантног истраживања и развоја микрочипова за стварање рачунара који могу да обрађују милијарде информација, али захтевају мање енергије.
Квантни рачунари који могу поуздано да подрже сложеније процесе, укључујући саобраћајне мреже и потпуно аутоматизоване фабрике.
Потпуна индустријска примена квантног рачунарства у свим секторима. Овај сценарио ће постати могућ тек када компаније буду довољно сигурне у тачност квантних рачунарских излаза да усмеравају доношење одлука или да управљају системима високе вредности.