Kvant kompyuterlarida inqilob: O'zgartirilgan dunyolar yaratish

Sizga kvant dunyosida sodir bo'lgan narsadan gapirib berishim kerak — va bu haqiqatan ham juda qiziqarli voqea.

Muammoning asosiy sababi

Kvant kompyuterlarining eng katta muammosi — ular judayam nozik. Biror noto'g'ri harakat qilsangiz, hisob-kitob buziladi. Olimlar bu muammoni hal qilish uchun ma'lumotni ko'plab qubitlar bo'ylab tarqatadi. Bu himoya qatlami xatolarni kamaytiradi, lekin yangi muammo paydo bo'ladi.

Himoyalangan ma'lumotni amalda ishlatmoqchi bo'lsangiz, to'siq paydo bo'ladi. "Magic state distillation" deb ataladigan qimmat va resurs talab qiladigan jarayon kvant kompyuterning katta qismini egallaydi. Bu shunday qimmat bojxona kabi — har safar ishlash uchun o'tishingiz kerak bo'ladi.

Yechim topildi

Chikago universiteti, Garvard, Stony Brook va Quantinuum jamoasi Nature jurnalida yangi tadqiqot chop etdi. Ular Abelian bo'lmagan anyonlar yordamida bu muammoni aylantirib o'tish mumkinligini ko'rsatdi.

Buning eng qiziq tomoni shundaki, bu anyonlar tabiatda uchramaydi. Olimlar ko'plab oddiy qubitlarni bir-biriga bog'lab, maxsus holatga keltiradi. Natijada o'ziga xos qoidalarga ega yangi zarracha paydo bo'ladi.

Garvard universitetidan Ruben Verresen shunday dedi: "Men bu kodlarni boshqa olamlar — biznikiga o'xshash xususiyatlarga ega parallel dunyolar yaratadi, deb o'ylayman."

Qiziq, rostdan ham — biz kvant sxemalarida kichik olamlar yaratmoqdamiz!

Nima uchun ilgari bu usul ishlamagan?

Jamoa o'tgan yili D4 simmetriya yordamida bu usulni sinab ko'rdi. Ular anyonlarni muvaffaqiyatli yaratdi va harakatga keltirdi — bu "braiding" deb ataladi. Lekin muammo bor edi: faqat braiding yetarli emas edi. Ular yaratgan kvant olami har qanday hisob-kitobni bajarishga qodir emas edi.

Yangi tadqiqotda S3 simmetriyaga o'tdilar va braidingga fusion qo'shdilar — bu ikki anyonni birlashtirib, nima chiqishini o'lchash jarayoni. Shu kombinatsiya to'liq kuch berdi.

Bu nimani anglatadi?

Jamoa "universal gate set" — ya'ni har qanday kvant hisob-kitobini bajarish mumkin bo'lgan tizim yaratdi. Bu anyonlarni to'g'ri ketma-ketlikda harakatlantirsangiz, hamma narsani qila olasiz.

Quantinuumdan Henrik Dreyer aytishicha, Abelian bo'lmagan kodlar kvant xatolarini tuzatish poygasida "qora ot" — ya'ni kutilmagan g'olib bo'lishi mumkin bo'lgan usul.

Amaliy qo'llashga hali yillar bor, lekin bu tadqiqot yo'nalishni sezilarli o'zgartirishi mumkin. Eng yaxshi yechimlar har doim ko'zga ko'rinadigan bo'lmaydi — ba'zan o'zingizning kichik olamingizni yaratishingiz kerak.

Manba: ScienceDaily