Vi skaber bogstaveligt talt nye universer inde i quantum-computere

Okay, jeg nåede at fortælle jer om noget ret vildt, der lige er sket i quantum computing-verdenen. Og ja, det er faktisk spændende.

Problemet med quantum-computere lige nu

De er skrøbelige. Virkelig skrøbelige. Hvis du hvisker det forkert, falder hele beregningen fra hinanden. Forskerne har løst det ved at sprede information ud over mange qubits - quantum-verdensens svar på almindelige bits. Tænk på det som en beskyttende sky omkring dataene.

Men så opstår der et nyt problem.

Når du vil bruge den beskyttede information til noget nyttigt, støder du ind i en mur. Der er et dyrt, ressourcekrævende skridt kaldet "magic state distillation". Det optager en kæmpe del af en quantum-computers kraft bare på at forberede specielle ressourcer til selve beregningen. Det er som at betale en dyr bom-afgift hver eneste gang, du vil have noget arbejde gjort.

Løsningen

Et team fra University of Chicago, Harvard, Stony Brook og Quantinuum har lige publiceret forskning i Nature. De viser, at en anden tilgang måske kan springe hele den barriere over.

De brugte non-Abelian anyons i stedet for de dyre magic states - og det virkede mere effektivt.

Det virale ved de her anyons? De er ikke partikler, du finder frit svævende i naturen. Forskerne skaber dem ved at sammenvikle masser af almindelige qubits i en speciel samlet tilstand. Resultatet er noget, der opfører sig som en helt ny type partikel med sine egne mærkelige regler.

Harvard-forsker Ruben Verresen beskriver det på en måde, der sidder i mig:

"Det, jeg tænker på de her koder, er at de skaber små universer - alternative universer - men nogle der afspejler egenskaberne fra vores eget."

Hvor fedt er det lige? Vi skaber bogstaveligt talt lommer af universer inde i quantum-kredsløb.

Hvorfor har det ikke virket før?

Teamet prøvede faktisk en version af den her tilgang sidste år. De brugte det, forskerne kalder D4 symmetri - tænk på rotationer og spejlinger, der efterlader en firkant uændret. De fik succes med at skabe anyons og flytte dem rundt - en proces kaldet "flettning".

Men der var et problem: Flettning alene var ikke nok. Deres lille quantum-univers var ikke kraftfuldt nok til at håndtere alle typer beregninger.

I den nye undersøgelse skiftede de til S3 symmetri - bevægelser der efterlader en ligesidet trekant uændret. Og så kombinerede de flettning med en anden operation kaldet fusion - hvor du bringer to anyons sammen og måler, hvad der kommer ud. Den kombination åbnede den fulde kraft, de havde brug for.

Hvorfor skal du bryde dig om det?

Det her betyder noget, fordi teamet viste, at de kunne skabe et "universelt gate set". Det er forsker-sprog for, at deres system teoretisk kan udføre enhver quantum-beregning.

Flyt de her opståede partikler rundt i den rigtige rækkefølge, og du kan i princippet gøre hvad som helst.

Den virkelig lovende del? Den her tilgang kan gøre fejltolerant quantum-beregning meget mere praktisk. Den fjerner nemlig behovet for al den dyre magic state-forberedelse.

Henrik Dreyer fra Quantinuum siger, at non-Abelian koder har været en "dark horse" i quantum-fejlkorrektion - en underdog, der måske overrasker alle.

Vi er stadig nok år væk fra praktiske anvendelser. Men det her føles som et af de forsknings-gennembrud, der kan ændre retningen. Somme tider er de bedste løsninger ikke de oplagte - somme tider er du nødt til at skabe dit eget lille univers for at finde dem.

Kilde: ScienceDaily