Kvant kompüterləri bəzi praktiki olaraq müvafiq informasiya emalı problemlərində, ola bilsin ki, maşın öyrənməsi və optimallaşdırmada adi kompüterləri üstələmək potensialına malikdir. Bununla belə, onların geniş miqyasda yerləşdirilməsi hələ mümkün deyil, əsasən səs-küyə qarşı həssaslıqları səbəbindən səhvlər edirlər.

Bu səhvləri həll etmək üçün nəzərdə tutulmuş bir texnika kvant səhvinin korreksiyası kimi tanınır və “on-the-fly” işləmək, səhvləri izləmək və səhvlər baş verdikdə hesablamaları bərpa etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Son aylarda bu xətlər üzrə böyük irəliləyişlərə baxmayaraq, bu strategiya eksperimental olaraq çox çətin olaraq qalır və əhəmiyyətli resurs xərcləri ilə gəlir.

Kvant səhvinin azaldılması kimi tanınan alternativ bir yanaşma daha dolayı şəkildə işləyir: səhvləri yarandığı anda düzəltmək əvəzinə, xəta ilə doldurulmuş hesablama (və ya onun dəyişdirilmiş versiyaları) tamamlanana qədər aparılır. Yalnız sonda doğru nəticənin nə olduğu qənaətinə gəlmək üçün geri qayıdır. Bu üsul, tam səhv korreksiyası həyata keçirilməzdən əvvəl kvant kompüterləri tərəfindən edilən səhvlərin həlli üçün “stand-in” həll yolu kimi təklif edilmişdir.

Bununla belə, Massaçusets Texnologiya İnstitutu, Lyondakı Ecole Normale Superieure, Virciniya Universiteti və Freie Universität Berlin tədqiqatçıları göstərdilər ki, kvant kompüterləri böyüdükcə və miqyası böyüdükcə kvant səhvinin azaldılması üsulları çox səmərəsiz olur.

Bu o deməkdir ki, səhvlərin azaldılması kvant hesablamasında çoxillik səs-küy problemi üçün uzunmüddətli panacea olmayacaq. Onların “Nature Physics” jurnalında dərc olunmuş məqaləsi səs-küyün kvant hesablamalarına mənfi təsirini azaltmaq üçün hansı sxemlərin təsirsiz olacağına dair təlimat təklif edir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1723409948&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-unveils-limits-extent-quantum-errors.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy44OSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy44OSJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjg5Il1dLDBd&dt=1723409720557&bpp=1&bdt=232&idt=301&shv=r20240807&mjsv=m202408060101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D6bf3eefe49031f83%3AT%3D1721367059%3ART%3D1723409720%3AS%3DALNI_MacAfAOJA8VyURIyKJCZKOtEk96_Q&eo_id_str=ID%3D253fe466b124068d%3AT%3D1721367059%3ART%3D1723409720%3AS%3DAA-Afja3CR3UFVWEVuVSmzApOeu3&prev_fmts=0x0%2C1519x695&nras=2&correlator=8300708148327&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2000&biw=1519&bih=695&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759837%2C31084127%2C95331833%2C95334527%2C95334830%2C95337586%2C95337869%2C95338227%2C95339221%2C95336266%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=3994553994344644&tmod=599947432&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C695&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV8xIiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

“Biz səs-küylü kvant qapılarından istifadə edərək yaxın müddətli kvant hesablamalarına məhdudiyyətlər qoymağı düşünürdük” deyə məqalənin həmmüəllifi Jens Eisert Phys.org-a bildirib.

“Həmkarımız Daniel Stilck França yaxın müddətli kvant hesablamalarının məcburi məhdudiyyətlərinə bərabər olan nəticəni indicə sübut etdi . O göstərdi ki, səs-küyün depolarizasiyası üçün loqarifmik dərinlikdə effektiv klassik seçmə ilə əldə edilə bilən kvant vəziyyətinə çatmaq olar. Biz indicə kvant səhvinin azaldılması haqqında düşünürdük, lakin sonra düşündük: gözləyin, bütün bunlar kvant səhvinin azaldılması üçün nə deməkdir?

Yihui Quek, Daniel Stilck França, Sumeet Khatri, Johannes Jakob Meyer və Jens Eisertin son məqaləsi kvant səhvinin azaldılmasının dəqiq sərhədlərini araşdırmaq üçün bu tədqiqat sualına əsaslanır. Onların tapıntıları kvant xətalarının azaldılmasının qısamüddətli kvant hesablamalarına səs-küyün təsirini azaltmağa nə dərəcədə kömək edə biləcəyini açıqlayır.

Yihui Quek, aparıcı müəllif: “Kvant səhvinin azaldılması, kvant səhvinin korreksiyası üçün dəstək olmaq üçün nəzərdə tutulmuşdu, çünki həyata keçirmək üçün daha az dəqiq mühəndislik tələb olunur və buna görə də ümid var idi ki, hətta mövcud eksperimental imkanlar üçün də əlçatan ola bilər” Bu barədə Phys.org-a məlumat verilib.

“Ancaq biz bu nisbətən sadə yumşaldıcı sxemlərə nəzər saldıqda başa düşdük ki, bəlkə də tortunuzu götürüb yeyə bilməzsiniz – bəli, onlar daha az qubit və nəzarət tələb edir, lakin bu, tez-tez idarə etmənin bahasına başa gəlir. bütün sistem narahatedici dərəcədə çox sayda dəfə.”

Qrupun müəyyən etdiyi məhdudiyyətlərin azaldılması sxeminin bir nümunəsi “sıfır səhv ekstrapolyasiyası” kimi tanınır. ssenari.

“Əsasən, səs-küylə mübarizə aparmaq üçün sisteminizdə səs-küyü artırmalısınız” dedi Quek. “Hətta intuitiv olaraq, bunun genişləndirilə bilməyəcəyi aydındır.”

Kvant sxemləri (yəni, kvant prosessorları) hər biri əvvəlki təbəqənin hesablamaları ilə qidalanan və onları daha da irəli aparan kvant qapılarının təbəqəsindən ibarətdir. Qapılar səs-küylüdürsə, dövrədəki hər təbəqə ikitərəfli qılınc halına gəlir, çünki o, bir hesablama irəliləyərkən, qapının özü əlavə səhvlər təqdim edir.

“Bu, dəhşətli bir paradoks yaradır: qeyri-trivial hesablama aparmaq üçün çox sayda qapı təbəqəsinə (deməli, dərin dövrə) ehtiyacınız var” dedi Quek.

“Bununla belə, daha dərin dövrə də daha səs-küylüdür – cəfəngiyat çıxarma ehtimalı daha yüksəkdir. Beləliklə, hesablaya biləcəyiniz sürət ilə hesablamada səhvlərin yığılma sürəti arasında yarış var.

“Bizim işimiz göstərir ki, son dərəcə pis dövrələr var ki, onlar üçün ilkin olaraq düşünüldüyündən çox, daha sürətli olur; o qədər ki, bu pis dövrələri yumşaltmaq üçün onları mümkün olmayan bir neçə dəfə idarə etmək lazımdır. Bu, nə olursa olsun, keçərlidir. xətaları azaltmaq üçün istifadə etdiyiniz xüsusi alqoritm.”

Quek, Eisert və onların həmkarları tərəfindən aparılan son araşdırma göstərir ki, kvant xətalarının azaldılması bəzilərinin proqnozlaşdırdığı qədər miqyaslı deyil. Əslində, komanda tapdı ki, kvant dövrələri böyüdükcə xətaların azaldılması üçün lazım olan səy və ya resurslar xeyli artır.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=2996406042&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1723409998&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-unveils-limits-extent-quantum-errors.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy44OSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy44OSJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjg5Il1dLDBd&dt=1723409720558&bpp=1&bdt=233&idt=309&shv=r20240807&mjsv=m202408060101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D6bf3eefe49031f83%3AT%3D1721367059%3ART%3D1723409720%3AS%3DALNI_MacAfAOJA8VyURIyKJCZKOtEk96_Q&eo_id_str=ID%3D253fe466b124068d%3AT%3D1721367059%3ART%3D1723409720%3AS%3DAA-Afja3CR3UFVWEVuVSmzApOeu3&prev_fmts=0x0%2C1519x695%2C540x135%2C1005x124&nras=3&correlator=8300708148327&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=2&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=4211&biw=1519&bih=695&scr_x=0&scr_y=1453&eid=44759875%2C44759926%2C44759837%2C31084127%2C95331833%2C95334527%2C95334830%2C95337586%2C95337869%2C95338227%2C95339221%2C95336266%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&psts=AOrYGsn5Plcsc6Qhog4ecOx9PWGRZsg4mCD2Qa148fjBWUr1kZJrMQvg9QXKb5QqzqjTVp-MCTVw6KHqceLITtbqWQxksLutO7nKTsmnPjmOkViGJSMnGA%2CAOrYGsmrrAwNW_2EaBpnx6vWZU4ugQNIU72iR3LIod5hN6G0JXM-1fAmFNq8-6Je3qM3MVyZ2B3jwyivN8AV6G0V2XrSV3pW&pvsid=3994553994344644&tmod=599947432&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C695&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV8xIiwxXQ..&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=M

“Bütün getməyən teoremlərdə olduğu kimi, biz onları dəvətdən çox şou-stopçu kimi görməyi xoşlayırıq” dedi Eisert.

“Ola bilsin ki, daha həndəsi lokal bağlı komponentlərlə işləməklə, insan daha optimist şəraitə çatır, bu halda bizim bağlılığımız çox pessimistdir. Ümumi arxitekturalarda tez-tez belə lokal qarşılıqlı təsirlər olur. Tədqiqatımız həm də daha çox şey haqqında düşünməyə dəvət kimi qəbul edilə bilər. kvant xətalarının azaldılmasının ardıcıl sxemləri.”

Bu tədqiqat qrupu tərəfindən toplanan tapıntılar dünya üzrə kvant fizikləri və mühəndisləri üçün bələdçi ola bilər və onları kvant səhvlərini azaltmaq üçün alternativ və daha təsirli sxemlər hazırlamağa ruhlandıra bilər. Bundan əlavə, onlar təsadüfi kvant dövrələrinin nəzəri aspektlərinə diqqət yetirən əlavə tədqiqatlara ilham verə bilər .

“Kvant səhvlərinin azaldılması üçün fərdi alqoritmlər üzərində əvvəlki səpələnmiş iş bu sxemlərin miqyaslana bilməyəcəyinə işarə etdi” dedi Quek.

“Biz bu fərdi alqoritmlərin böyük bir hissəsini özündə cəmləşdirən bir çərçivə ilə gəldik. Bu, başqalarının gördükləri bu səmərəsizliyin kvant xətalarının azaldılması ideyasına xas olduğunu və xüsusi tətbiq ilə heç bir əlaqəsi olmadığını iddia etməyə imkan verdi.

“Bu, bizim inkişaf etdirdiyimiz riyazi mexanizm tərəfindən təmin edildi, bu, dövrələrin fiziki səs-küy səbəbiylə kvant məlumatlarını nə qədər tez itirməsi ilə bağlı indiyə qədər məlum olan ən güclü nəticələrdir.”

Gələcəkdə Quek, Eisert və onların həmkarlarının məqaləsi tədqiqatçılara çox güman ki, səmərəsiz olacaq kvant xətalarının azaldılması sxemlərinin növlərini sürətlə müəyyən etməyə kömək edə bilər. Komandanın tapıntılarının əsas konseptual anlayışı, uzun mənzilli qapıların (yəni, böyük məsafələrlə ayrılan qubitləri olan qapıların) həm faydalı, həm də problemli ola biləcəyi intuisiyasını kristallaşdırmaqdır, çünki onlar asanlıqla dolaşıqlıq yaradır, hesablamağı inkişaf etdirir və eyni zamanda yayılır. sistemdəki səs-küyü daha sürətli.

“Bu, əlbəttə ki, həm kvantlığın bu “super yayıcılarından”, həm də onun ən pis düşmənindən (yəni, səs-küydən) istifadə etmədən kvant üstünlüyünə nail olmağın mümkün olub-olmadığı sualını açır”, – Quek əlavə edib. “Qeyd edək ki, hesablamanın ortasında yeni köməkçi kubitlər təqdim edildikdə bütün nəticələrimiz uyğun gəlmir, buna görə də bunun bir hissəsi lazım ola bilər.”

Tədqiqatçılar növbəti araşdırmalarında diqqəti müəyyən etdikləri problemlərdən bu problemlərin aradan qaldırılması üçün potensial həll yollarına çevirməyi planlaşdırırlar. Onların bəzi həmkarları təsadüfi müqayisə və kvant xətalarının azaldılması üsullarının birləşməsindən istifadə edərək bu istiqamətdə artıq müəyyən irəliləyiş əldə ediblər .

Daha çox məlumat: Yihui Quek və digərləri, Kvant səhvinin azaldılması məhdudiyyətləri üzrə eksponent olaraq daha sərt sərhədlər, Təbiət Fizikası (2024). DOI: 10.1038/s41567-024-02536-7 .

Jurnal məlumatı: Təbiət Fizikası