Kvant hesablamaları dünyasında, Hilbert fəza ölçüsü – kvant kompüterinin əldə edə biləcəyi kvant dövlətlərinin sayının ölçüsü – qiymətli bir mülkiyyətdir. Daha böyük Hilbert məkanına sahib olmaq daha mürəkkəb kvant əməliyyatlarına imkan verir və kvant məlumatını səs-küydən və səhvlərdən qorumaq üçün vacib olan kvant səhvinin korreksiyasının (QEC) aktivləşdirilməsində mühüm rol oynayır.

Yale Universitetinin tədqiqatçıları tərəfindən Təbiətdə nəşr olunan son araşdırma qudits – kvant məlumatını saxlayan və ikidən çox ştatda mövcud ola bilən kvant sistemi yaratdı. Qutrit (3-səviyyəli kvant sistemi) və kvartdan (4-səviyyəli kvant sistemi) istifadə edərək, tədqiqatçılar Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) bosonik kodundan istifadə edərək daha yüksək ölçülü kvant vahidləri üçün ilk eksperimental kvant səhvinin korreksiyasını nümayiş etdirdilər.

Bazardakı əksər kvant kompüterləri, adətən, kvant superpozisiyasına görə, iki yaxşı müəyyən edilmiş vəziyyətdə, yuxarı (1) və aşağı (0) və eyni zamanda həm 0, həm də 1-də mövcud ola bilən adi kompüterdəki bitə bənzər əsas vahidlər adlanan kvant vəziyyətlərindən istifadə edərək məlumatları emal edir. Tək kubit Hilbert fəzası iki ölçülü kompleks vektor fəzasıdır.

Daha böyük daha yaxşı olduğundan, Hilbert məkanı vəziyyətində, qubitlərin yerinə quditlərin istifadəsi çox elmi maraq qazanır.

Quditlər kvant qapılarının qurulması, alqoritmlərin işlədilməsi, xüsusi “sehrli” vəziyyətlərin yaradılması və mürəkkəb kvant sistemlərinin simulyasiyası kimi çətin tapşırıqları həmişəkindən daha asan edə bilərdi. Tədqiqatçılar bu güclərdən istifadə etmək üçün fotonların, ultra soyuq atomların və molekulların və superkeçirici sxemlərin köməyi ilə qudit əsaslı kvant kompüterlərinin yaradılmasına illər sərf ediblər.

Kvant hesablamasının etibarlılığı çox dərəcədə kövrək kvant məlumatını səs-küydən və qüsurlardan qoruyan QEC-dən asılıdır. Bununla belə, QEC-də eksperimental səylərin əksəriyyəti yalnız qubitlərə yönəldilmişdir və buna görə də qudits arxa plana keçdi.

Bu tədqiqatda tədqiqatçılar Qottesman-Kitayev-Preskill (GKP) bosonik kodundan istifadə edərək, qutrit və ququart üçün səhvlərin düzəldilməsinin ilk eksperimental nümayişini təqdim etdilər. Sistemləri üçlü və dördüncü kvant yaddaşı kimi optimallaşdırmaq üçün tədqiqatçılar səhvləri düzəltmək və ya kvant qapılarını idarə etmək üçün ən yaxşı yolu tapmaq üçün sınaq və səhv metodundan istifadə edən bir maşın öyrənməsi növü olan gücləndirici öyrənmə alqoritmini seçdilər.

Təcrübə səhvlərin düzəldilməsi üçün zərər nöqtəsini keçərək, daha böyük Hilbert məkanının gücündən istifadə etməklə QEC üçün daha praktik və aparat baxımından səmərəli metodu nümayiş etdirdi.

Tədqiqatçılar qeyd edirlər ki, GKP qudit vəziyyətlərinin artan foton itkisi və defaz sürəti məntiqi quditlərdə kodlanmış kvant məlumatının ömrünün cüzi bir şəkildə azalmasına səbəb ola bilər, lakin bunun müqabilində vahid fiziki sistemdə daha məntiqi kvant vəziyyətlərinə çıxış təmin edir.

Tapıntılar möhkəm və miqyaslana bilən kvant kompüterlərinin reallaşdırılması vədini nümayiş etdirir və kriptoqrafiya, materialşünaslıq və dərmanların kəşfində irəliləyişlərə səbəb ola bilər.

Daha çox məlumat: Benjamin L. Brock et al, Quantum error correction of qudits beyond break-even, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08899-y

Jurnal məlumatı: Təbiət 

© 2025 Science X Network