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Novo Algoritmo Abre o Caminho Para a Livre de erros Computação Quântica

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Ninguém gosta de barulho quando estão a trabalhar através de um difícil problema. Computadores quânticos são diferentes e não podem ser comprados com um simples cupom com desconto, e agora os investigadores desenvolveram uma nova forma para estimar como o ruído pode jogar os seus cálculos, um grande passo para tornar a tecnologia prático.

Os estados quânticos no coração de hoje computadores quânticos são frágeis as coisas. Eles são altamente suscetíveis a distúrbios de tudo, desde vadio de campos magnéticos para a minúscula imperfeições no sistema eletrônico de controle ou materiais usados para construir o dispositivo.

Estas fontes de ruído pode facilmente causar erros a fluência em cálculos, de modo a encontrar formas de devidamente caracterizadas e mitigar-lhes serão essenciais para a construção de computadores quânticos que podem resolver problemas do mundo real.

Enquanto que, no futuro, pode ser capaz de construir computadores quânticos, que são menos propensos a distúrbios, entretanto, precisamos encontrar formas de reduzir os erros que eles causam. Uma grande barreira para a construção de grandes computadores quânticos é que é provável que requerem múltiplos qubits dedicado a correção de erro para cada qubit usados em cálculos.

Mas fazer esse tipo de correção de erro primeiro exige que você entenda o ruído ele está causando um problema que não é trivial. As abordagens atuais para caracterizar esse ruído fornecer uma única figura, que é muito simplista guia sofisticados de correção de erro, ou só funciona em dispositivos menores do que as dezenas de qubits visto no atual estado-da-arte computadores quânticos.

Agora, porém, pesquisadores da Universidade de Sydney tem demonstrado uma nova técnica que fornece informações detalhadas e precisas imagem de ruído através de uma rede de qubits e é teoricamente capaz de escala como muitos qubits, conforme necessário. Eles descrevem seu algoritmo em um papel Natureza Física.

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Nossos experimentos dar a primeira demonstração de um protocolo que é prático, relevante, e imediatamente aplicável para a caracterização das taxas de erro e correlacionados erros no atual dispositivos com um grande número de qubits”, observam os autores. “Este protocolo abre uma miríade de oportunidades para novas ferramentas de diagnóstico e aplicações práticas.”

Ao lidar com sistemas cujos componentes individuais podem interagir uns com os outros—como é o caso com os qubits em um computador quântico—o número de possíveis interações pode aumentar exponencialmente à medida que o número de componentes não.

Para evitar esse problema, os pesquisadores chegaram com vários atalhos e simplificações que ajudam a focar no mais importante medicamentosas, fazendo os cálculos obedientes, enquanto continua a fornecer uma precisa resultado suficiente para ser útil na prática.

Para testar a sua abordagem, eles colocá-lo para trabalhar em um 14-qubit IBM computador quântico acessado através da empresa IBM Quantum Experiência de serviço. Eles foram capazes de visualizar as correlações entre todos os pares de qubits e ainda descoberto de longo alcance interações entre qubits que não havia sido detectado anteriormente e será crucial para a criação de erro corrigido dos dispositivos.

Eles também usaram simulações para mostrar que eles poderiam aplicar o algoritmo para um computador quântico tão grandes quanto 100 qubits, sem cálculos ficando difíceis. Além de ajudar a elaborar correção de erros protocolos de anular os efeitos de ruído, os pesquisadores afirmam que sua abordagem pode também ser usado como uma ferramenta de diagnóstico para descobrir as origens microscópicas de ruído.

Ainda há um longo caminho a percorrer até o quantum de computadores são grandes o suficiente para resolver praticamente útil problemas. Mas pelo menos agora sabemos que, quando chegar, nós vamos ser capaz de para proteger o seu delicado qubits do quantum da ruckus acontecendo em torno deles.

Crédito da imagem: Wikimedia Commons/Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia

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