محاسبات کوانتومی وعده می دهد تا مشکلات را حل کند که فراتر از دسترس ماشین های کلاسیک است، اما مسیر به دستگاه های عملی و بزرگ با شکنندگی کیوبیت ها مسدود شده است. سروصدای محیط زیست، نقص های مواد و کنترل عدم اطمینان از خطاهایی که به سرعت یک محاسبه را خراب می کنند، سخت افزار تحمل و نرم افزار که می تواند خطاهایی را شناسایی و تصحیح کند که محققان در سراسر جهان به دنبال آن هستند، از کدهای پیشرفته و از طریق استفاده از سیستم های پیشرفته تر از خطاهایی که به سرعت تجزیه و تحلیل می کنند.

درک تحمل خطا در محاسبات کوانتومی

تحمل خطا در محاسبات کوانتومی توانایی یک سیستم برای ادامه تولید نتایج صحیح حتی زمانی که اجزای فیزیکی آن – بیت ها یا دروازه ها – اشتباه می کنند، بسیار سخت تر از تصحیح خطای کلاسیک است، زیرا کیوبیت ها آنالوگ هستند و می توانند از خطاهای مداوم Qangle رنج ببرند (به عنوان مثال، تغییرات فاز یا مرطوب کردن دامنه).

رویکردهای نوآورانه به تحمل خطا

خطای کوانتومیولوژیکی اصلاح خطای کوانتومی

رویکردهای Topological اطلاعات را در خواص جهانی یک سیستم بدن بسیاری، مانند لاف زدن از هرون در شبکه های دو بعدی کد گذاری می کنند، زیرا این خواص در برابر اختلالات محلی ایمنی هستند، کیوبیت های بالا شناختی محافظت از عناصر بالا را در برابر انواع مختلف نویز به طور چشمگیری نشان می دهد که امضاهای عمدتا مطالعه شده کد سطح است، اما محققان همچنین در حال بررسی مواد با دقت بیشتر هستند، اما قطعات کوانتومی که می توانند از طریق استفاده از سیستم های پیشرفته، استفاده کنند و سیستم های محاسباتی محافظت شده در مایکروسافت، استفاده کنند.

کد های سطح و Qubits Logical

کدهای اتصال سطح، کیوبیت های فیزیکی را در یک شبکه مربع 2D ترتیب می دهند، جایی که هر یک از این ها نشان دهنده یک کیوبیت و هر صورت (Plaquette) است که برای تشخیص خطا از طریق اندازه گیری های تثبیت کننده استفاده می شود، این طراحی جذاب است زیرا تنها نیاز به نزدیک ترین کدهای محاسبه ای دارد که شامل خطای سرعت بالا برای جلوگیری از خطای اندازه گیری سطح 10 تا 5 می شود، که نشان می دهد، که با استفاده از خطای سرعت خطای سرعت پایین تر از خطای اندازه گیری سطح منطقی صفحه کلید ثابت شده است.

نوآوری های سخت افزاری-Level Innovations

در حالی که کدهای QEC ضروری هستند، آنها بدون سخت افزار تحمل کافی نیستند که با آستانه خطای فیزیکی مطابقت داشته باشند، محققان به طور فعال زمان های اتصال کیوبیت را بهبود می بخشند، فیبریت دروازه ها و کاهش سرعت اتصال متقابل، پیشرفت در علم مواد، این نقص های سیستم دو سطح را کاهش می دهد که باعث کاهش اتصال عملی می شود.

خطایی که میگواهی برای دستگاه های نزدیک به بلند مدت

برای دستگاه های فعلی کاهش متوسط-Scale کوانتومی (NISQ) ، تحمل کامل خطا یک هدف دور است ، بنابراین تکنیک های کاهش خطا برای کاهش خطاهای سیستماتیک بدون سربار روش های تحمل QEC توسعه یافته است ، زیرا خطای اضافی ، خطای احتمالی و symmet در مدارهای کوانتومی را بهبود می بخشد.

چالش ها و مسیرهای آینده

علی رغم پیشرفت های زیاد، چندین چالش باقی مانده است.مهمترین آنها کاهش نرخ خطای فیزیکی به زیر آستانه کد QEC انتخاب شده است، برای کدهای سطح، آستانه حدود 1٪ برای تجزیه و تحلیل صدا است، اما در عمل، صدا به طور کامل تجزیه و تحلیل می شود، نیاز به آستانه بالاتر یا کد های پیچیده دیگر است: یک خطای منطقی واحد ممکن است نیاز به سرعت بالا داشته باشد، به نظر برسد، زیرا این سیستم های اصلاح کامل کد های سرعت نجومی را کاهش می دهد، به نظر می تواند به طور کامل کاهش دهد.

نتیجه گیری

رویکردهای نوآورانه برای تحمل در سخت افزار محاسباتی کوانتومی از دیسک های عجیب و غریب بالاولوژیک به کدهای سطح قوی و کاهش خطا فعال است. هر استراتژی جنبه های مختلف چالش شکننده را حل می کند - چه با ساخت کیوبیت های پایدار، رمزگذاری اطلاعات اضافی، و یا اصلاح خطاهای پس از اصلاح مواد بهتر، کدهای دقیق تر و کنترل الکترونیک پیشرفته، باعث می شود تا به طور قابل توجهی در سیستم های پیچیده باز شود، به احتمال زیاد باز کردن مشکلات حل دقیق تر از خطا در سیستم های پیچیده، ادامه می دهد.

برای خواندن بیشتر: