Kot Schrödingera nadał ton „Świętemu Graalowi” obliczeń kwantowych

Największą przeszkodą w ich powszechnym zastosowaniu są błędy w komputerach kwantowych. Ale teraz zespół naukowców twierdzi, że używając atomu antymonu i eksperymentu myślowego z kotem Schrödingera, mogliby znaleźć sposób, aby je powstrzymać.

Naukowcy wykorzystali słynny eksperyment myślowy “Gato de Schrödinger” znaleźć sposób na rozwiązanie dużego problemu przyszłych komputerów kwantowych: eliminacja błędów.

Nowa metoda została ujawniona w środę w badaniu o godz Fizyka Przyrodykoduje informację kwantową w a atom antymonu.

Jak wyjaśniono w , atom antymonu ma osiem możliwych stanów, co pozwala na bezpieczniejsze przechowywanie danych niż w dwustanowym bicie kwantowym (kubit).

Podjęto zatem istotny krok w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa wystąpienia błędów w układach kwantowych, a gdy już wystąpią, uczynienia ich łatwiejszymi do wykrycia i naprawienia, co stanowi podstawową przeszkodę w rozwoju funkcjonalnych komputerów kwantowych.

Po raz pierwszy wymyślony przez fizyka Erwina Schrödingera w 1925 r. jego eksperyment myślowy opisuje dziwne zasady świata kwantowego.

Schrödinger wyobraził sobie kota w pudełku z fiolką z trucizną, której mechanizm otwierający sterowany jest rozpadem radioaktywnym – całkowicie przypadkowym procesem kwantowym.

Dopóki pudełko nie zostanie otwarte i nie zostanie zaobserwowany kot, zasady mechaniki kwantowej zakładają, że mityczny kot będzie istnieć w superpozycji stanów: tj, jednocześnie martwy i żywy.

W przypadku kubitu, jak wyjaśnia Live Science, informacja kwantowa odnosząca się do stanów 0 lub 1 klasycznego komputera może być zakodowana w stanach „rozkręcania” i „skręcania” atomu.

Jeśli szum wewnątrz komputera kwantowego powoduje nagłą zmianę tego spinu (co często się zdarza), stan kwantowy zostaje utracony, spowodowania błędu i zniszczenia informacji w nim zawartych.

Tutaj pojawia się antymon

Aby obejść ten problem, badacze odpowiedzialni za nowe badanie włączyli: atom antymonu (który ma osiem różnych kierunków obrotu) wewnątrz krzemowego chipa kwantowego.

Sześć dodatkowych kierunków spinu atomu antymonu (osiągniętych dzięki złożonej naturze atomu, dodając kilka pojedynczych spinów) oznacza, że ​​w przeciwieństwie do układu dwóch stanów spinowych, pojedynczy błąd nie wystarczy już, aby zniszczyć zakodowaną informację.

„Jak mówi przysłowie, kot ma siedem żyć. Małe zadrapanie nie wystarczy, aby cię zabić. Nasz metaforyczny „kot” tak naprawdę ma siedem żyć: innymi słowy, aby zamienić „0” na „1” potrzeba byłoby siedmiu kolejnych błędów!”, stwierdził współautor badania Beniamin Wilhelmz Uniwersytetu Nowej Południowej Walii (UNSW) w Australii, w .

Po wdrożeniu tego systemu badacze zamierzają teraz zademonstrować metodę wykrywania i korygowania błędów w chipie, co uważa się za osiągnięcie „Święty Graal” w dziedzinie obliczeń kwantowych.

„Jeśli pojawi się błąd, natychmiast go wykrywamy i możemy poprawić, zanim narosnie więcej błędów” – zaczęła wyjaśniać Andrea Morello, inna autorka badania z UNSW, cytowanego przez Live Science.

„Kontynuując metaforę „kota Schrödingera”, mamy wrażenie, jakbyśmy widzieli naszego kota wracającego do domu z dużym zadrapaniem na twarzy. Daleko mu do śmierci, ale Wiemy, że brał udział w bójce; Możemy poszukać sprawcy bójki, zanim sytuacja się powtórzy i nasz kot odniesie dalsze obrażenia” – podsumował.