AZ 
“Pişiyi qorxutma!” Mühəndislər kvant sistemlərini ölçməyin daha ağıllı yolunu tapırlar
Yeni Cənubi Uels Universiteti tərəfindən
redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan
Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin
‘Pişiyi qorxutma!’ UNSW tədqiqatçılarından ibarət bir qrup, etibar etdikləri kövrək kvant məlumatlarını əhəmiyyətli dərəcədə pozmadan kvant kompüterlərində səhvləri yoxlamaq üçün yeni bir yol hazırladı. Mənbə: UNSW Sydney
UNSW Sidney mühəndisləri kvant hesablamalarında səhvləri aradan qaldırmağın daha səmərəli yolunu nümayiş etdirmək üçün məşhur Şrödingerin pişik bənzətməsini araşdırıblar.
UNSW Scientia professoru Andrea Morello deyir: “Təsəvvür edin ki, pişiyinizi qaranlıq və səs-küylü bir otaqda, səkkiz eyni karton qutudan birində gizlətməyə çalışırsınız”.
“Otağa girməyə icazəniz yoxdur – qapını açmaq pişiyi öldürə bilər. Onun harada gizləndiyini öyrənmək üçün optimal strategiya nədir? Kvant tədqiqatçılarından ibarət komandamız bu problemin həllini tapıb və bu, kvant kompüterinin qurulması yolunda mühüm bir mərhələ ola bilər.”
Pişik metaforası on illərdir ki, kvant mexanikasını makroskopik sistemlərə tətbiq etməyə çalışarkən baş verən qəribə hadisələri təsvir etmək üçün istifadə olunur.
UNSW-nin rəhbərliyi ilə aparılan bir araşdırmada, “pişik” silikon kvant çipinə yerləşdirilmiş antimon atomunun nüvəsidir . Atom baxımından kiçik olsa da, antimon nüvəsi kvant məlumatlarını kodlaşdırmaq üçün istifadə edilə bilən səkkiz kvant vəziyyətinə malikdir. İş PRX Quantum jurnalında dərc olunub .
Səkkiz fərqli vəziyyətin olması hesablama zamanı baş verə biləcək səhvləri aşkar etmək və düzəltmək üçün əlavə imkan yaradır.
Kvant səhvlərinin düzəldilməsinin təkmilləşdirilməsi genişmiqyaslı kvant kompüterlərinin qurulmasında əsas maneədir.
Professor Morello deyir ki, ” Məlumatı kodlaşdırmaq üçün istifadə edilən kvant vəziyyətləri , əslində, ” Şrödinger pişiyi ” vəziyyətləri adlanır”.
“Qalan əsas problem atomda kodlanmış qiymətli məlumatı – və ya ‘pişik’i pozmadan bir xətanın baş verdiyini aşkar etməkdir.”
Sadəcə “su” əlavə edin
Bu problemin necə həll olunduğunu izah etmək üçün Professor Morello qaranlıq otaqdakı pişiyi təsəvvür etməyi məsləhət görür.
“Bu ssenaridə otağa girib içəri baxa bilməzsiniz, ona görə də otağa səkkiz çiləyici yerləşdirə bilərsiniz, hər biri qutulardan birinin üstünə qoyulur. Daha sonra hər qutunun üzərinə ardıcıllıqla bir az su püskürür və pişik çilənməyə narazılığını bildirəndə qəzəbli bir “miyavlama” səsi eşidirsiniz.”
“Amma otaq səs-küylü olduğundan, səhvən boş qutudan miyov səsi gəldiyini düşünə bilərsiniz və ya pişiyin olduğu qutudan əsl miyov səsi gəldiyini hiss edə bilməzsiniz.”
O deyir ki, bu cür səhvlərin baş vermə ehtimalını azaltmağın standart metodu bütün təcrübəni bir neçə dəfə təkrarlamaq və pişiyin ən çox miyovlamanın gəldiyi qutuda olduğunu müəyyən etməkdir.
Lakin, çox tez-tez püskürtsəniz, pişik panikaya düşüb başqa bir qutuya tullana bilər.
Professor Morello deyir ki, “Qutuları dəfələrlə səpmək müşahidə etməyə çalışdığınız şeyin özünü dəyişdirmək riskini daşıyır”.
Professor Morellonun sözlərinə görə, hiylə ilk “miyovlama” səsi eşidilən kimi dərhal dayanmaq və yalnız pişiyin olmadığı qutulara su səpməkdir.
“Həmin qutulardan gələn səssizlik, təxminlərinizin doğru olduğuna inamı artırır”, – deyə o bildirir.
“Sistemlə birbaşa qarşılıqlı əlaqədə olmadan, bir siqnalın olmaması, başqa bir siqnalın mövcudluğunu təsdiqləyir.”
“Bəzən sükut ucadan səslənə bilər.”
Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .
Elmə qayıdaq
Tədqiqatçılar tərəfindən istifadə edilən fiziki sistemdə “çiləyici” atomun üzərinə itələnə və sonra nüvə spininin kvant vəziyyətinə əsasən şərti olaraq ondan çıxarıla bilən bir elektrondur .
Elektronun əlavə edilməsi və çıxarılması nüvəni narahat edə və onu fərqli bir vəziyyətə sala bilər.
Yeni strategiya “atom pişiyinə” tətbiq edildikdə, elektronun atomdan yalnız bir dəfə ayrılması kifayətdir. Bundan sonra yalnız boş vəziyyətlər araşdırılır.
Bu üsul səhv ehtimalını yarıdan çox azaltdı və ümumi ölçmə müddətini üçdə birinə endirdi.
Aparıcı müəllif Arjen Vaartjes deyir ki, bu adaptiv ölçmə strategiyasından istifadə edərək komanda “düzgün qutuda pişiyi tapmaq” inamını 99,61%-ə çatdıra bilib.
“Bu dəyər əhəmiyyətlidir, çünki sistemimizi uğurlu kvant səhvinin düzəldilməsi üçün lazım olan ölçmə dəqiqliyi diapazonuna qoyur.”
Professor Morello deyir ki, “kvant səhvinin düzəldilməsi kövrək kvant məlumatlarını pozmadan təkrar ölçmələrə əsaslanır, bu da pişiyi qorxutmadan düzgün qutuda tapmağa bərabərdir”.
Ölçmə strategiyasını dəyişdirməklə, komanda daha az narahatlıq yaradaraq daha çox məlumat əldə etməyin mümkün olduğunu göstərdi ki, bu da faydalı miqyaslı kvant hesablamasına doğru vacib bir addımdır.
Komanda bildirir ki, bu yanaşma kvant xətasının korreksiyasında istifadə olunan ” orta dövrə ” ölçmələrini təkmilləşdirə bilər ki, bu da dərman kəşfi, kimyəvi reaksiyaların simulyasiyası, maliyyə portfellərinin optimallaşdırılması və maşın öyrənməsi kimi tətbiqlər üçün miqyaslana bilən kvant kompüterlərinin hazırlanmasında böyük çətinlik yaradır.
İstənilən kvant laboratoriyasının istifadə edə biləcəyi bir hiylə
Professor Morello deyir ki, işin daha geniş təsiri onun digər kvant hesablama sistemlərinin geniş spektrinə tətbiq oluna bilməsidir.
“Bu adaptiv ölçmə yanaşması yarımkeçirici kubitlərdən atom və ya fotonik arxitekturalara qədər müxtəlif sistemlərdə ölçmə səhvlərini əhəmiyyətli dərəcədə azaltmağa kömək edə bilər”, – deyə o bildirir.
“Bir çox arxitektura oxşar avadanlıqlardan istifadə etdiyindən, yeni protokol ölçmə zamanı səhvlərdən əziyyət çəkən digər platformalara asanlıqla uyğunlaşdırıla bilər.”
O deyir ki, miqyaslana bilən kvant hesablamaları nəticə etibarilə “düzgün qutuda pişiyi tapmağı” ona mane olmadan nə qədər yaxşı öyrənməyimizdən asılı ola bilər.
“İndi kvant sistemi haqqında məlumatı onu bütöv saxlamaq üçün kifayət qədər yavaşca çıxara bilərik.”
Vaartjes deyir ki, “bunun üçün sadəcə sürətli FPGA, bir fincan qəhvə, ağıllı tədqiqatçılardan ibarət xüsusi bir komanda və uzun bir cümə günortadan sonrası kodlaşdırma lazım idi”.
Nəşr detalları
Arjen Vaartjes və digərləri, Adaptiv Oxu Protokolu Vasitəsilə Kvant Ölçməsinin Qeyri-Dağıdıcı Təbiətinin Maksimumlaşdırılması, PRX Quantum (2026). DOI: 10.1103/jtn1-wzyl
Jurnal məlumatı: PRX Quantum
