"Котката на Шрьодингер" може да се окаже "Светият граал" за квантовите компютри

17.01.25 г., 16:02 ч.

384

"Котката на Шрьодингер" може да се окаже "Светият граал" за квантовите компютри

Копирано

„Нашата метафорична 'котка' има седем живота: ще са необходими седем последователни грешки, за да се превърне '0' в '1'!“

„Тя е далеч от мъртва, но знаем, че е участвала в битка; можем да открием кой е причинил битката, преди тя да се повтори и нашата котка да получи допълнителни наранявания.“

Учените са използвали известния мисловен експеримент "Котката на Шрьодингер", за да предложат метод за премахване на грешките в квантовите компютри.

В случая с кубита, квантовата информация, свързана със състоянията 0 или 1 на класически компютър, може да бъде кодирана върху състоянията „спин нагоре“ и „спин надолу“ на атом — като спинът е вътрешният ъглов момент на фундаментална частица.

За да преодолеят този проблем, изследователите, които стоят зад новото проучване, вградили атом на антимон, който има осем различни посоки на спин, в силициев квантов чип. Шестте допълнителни посоки на спин на атома на антимон (получени от сложната структура на атома, която добавя множество индивидуални спинове) означават, че за разлика от система с два спинови състояния, една-единствена грешка не е достатъчна, за да унищожи кодираната информация.

Новият метод кодира квантовата информация в атом на антимон, който има осем възможни състояния, позволявайки данните да се съхраняват по-безопасно в сравнение със стандартен двустоен кубит (квантов бит).

С тази система на място, изследователите заявяват, че сега ще работят върху демонстрация на метод за откриване и коригиране на грешки в техния чип — постижение, което се смята за „Светият Граал“ в областта на квантовите изчисления.

Този пробив е жизненоважна стъпка за намаляване на вероятността от грешки в квантовите системи и за по-лесното им откриване и коригиране, когато възникнат. Изследователите публикуваха своите открития в сряда (14 януари) в списание Nature Physics, пише livescience.com.

„Ако възникне грешка, я откриваме веднага и можем да я коригираме, преди да се натрупат допълнителни грешки. За да продължим метафората с 'котката на Шрьодингер', това е сякаш виждаме нашата котка да се прибира вкъщи с голяма драскотина на лицето“, казва съавторът Андреа Морело, професор по електроинженерство и квантова физика в UNSW, в изявлението.

„Както гласи поговорката, котката има девет живота. Една малка драскотина не е достатъчна, за да я убие“, казва в изявление съавторът Бенджамин Вилхелм, докторант по електроинженерство и телекомуникации в Университета на Нов Южен Уелс (UNSW) в Австралия.

Ако шумът в квантов компютър, обаче, предизвика внезапна промяна на този спин (което често се случва), квантовото състояние ще бъде загубено, което води до грешка и унищожаване на информацията.

Първоначално създаден от физика Ервин Шрьодингер през 1925 г., неговият мисловен експеримент образно описва странните правила на квантовия свят, като си представя котка, поставена в непрозрачна кутия с отровен флакон, чийто механизъм за отваряне се контролира от радиоактивен разпад — напълно случаен квантов процес. Докато кутията не бъде отворена и котката не бъде наблюдавана, Шрьодингер твърди, че правилата на квантовата механика означават, че нещастното животно ще съществува в суперпозиция на състояния — едновременно мъртво и живо.