Ciekawy

Radzenie sobie z błędami w obliczeniach kwantowych

Radzenie sobie z błędami w obliczeniach kwantowych


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Mechanika kwantowa jest jedną z szanowanych gałęzi nauki, w której przedmiotem badań są cząstki subatomowe. Dzięki mechanice kwantowej byliśmy w stanie zbadać, jak bardzo małe cząsteczki na świecie, w zakresie atomów, elektronów i fotonów, zachowują się w świecie.

A ich najbardziej znaczący wkład w świat? Komputery kwantowe, technologie komunikacji laserowej, tranzystory, mikroskopy elektronowe itp.

Jednak informacje kwantowe mogą ulec zmianie w zależności od wielu czynników osłabiających. Każda zmiana w stosunku do pierwotnej wartości spowoduje błąd, a do utrzymania wartości w porządku stosowana jest kwantowa korekcja błędów lub (QEC).

POWIĄZANE: 5 nierozwiązywalnych problemów ROZWIĄZANIE KWANTOWEJ

W tym artykule omówimy niektóre z zagadkowych zawiłości mechaniki kwantowej, w jaki sposób prowadzą one do błędów i jak naukowcy próbują je poprawić.

Kiedy mówimy o mechanice kwantowej, zawsze kojarzymy ją z atomami. Ale ponieważ dziedzina mechaniki kwantowej jest tak zaawansowana, możemy ją nawet rozciągnąć, aby wyjaśnić większe rzeczy, a dokładniej rzeczy codzienne wokół nas, prawda?

Nie, wbrew temu powszechnemu przekonaniu, używanie teorii kwantowej do wyjaśniania dużych obiektów często zwraca fałszywe wartości. W bardziej naukowej definicji możemy powiedzieć, że mechanika kwantowa nie wróży dobrze ogólnej teorii względności, którą zaproponował Einstein.

POWIĄZANE: 10 SPOSOBÓW WIDZENIA TEORII WZGLĘDNOŚCI EINSTEINA W PRAWDZIWYM ŻYCIU

Aby zrozumieć lukę między mechaniką kwantową a teorią względności, musimy zrozumieć zarówno ich podstawową definicję, jak i sposób, w jaki odnoszą się one do świata.

W mechanice kwantowej badamy atom i nawet mniejsze cząstki, takie jak elektrony. Te cząstki subatomowe rządzą się innym zestawem reguł niż prawa fizyki.

ZWIĄZANE Z: MAX BORN I SKŁAD MECHANIKI KWANTOWEJ

Na przykład teoria kwantowa stwierdza, że ​​cząstki, takie jak elektrony, mają zarówno naturę cząsteczkową, jak i falową, a także są w stanie istnieć w dwóch miejscach jednocześnie. To nie pasuje dobrze do świata makro, w którym żyjemy, ponieważ obiekty wokół nas, czy to stół, czy piłka, istnieją tylko w jednym miejscu naraz.

Innym aspektem mechaniki kwantowej jest to, że nie wyjaśnia ona grawitacji. Zgodnie z mechaniką kwantową upływ czasu i przestrzeni są stałe.

POWIĄZANE: 5 MIND FAKTÓW NA TEMAT GRAWITACJI

Jednak według Einsteina przestrzeń i czas są względne. Ponadto przestrzeń może się wyginać i wykrzywiać. Jest to oczywiście ograniczenie tego, jak teoria kwantowa postrzega rzeczy.

I tu właśnie pojawiają się błędy, o których mówiliśmy. Jak więc naukowcy wypełniają tę lukę?

Nie możemy lekceważyć obu teorii, ponieważ obie mają jednakową rację we własnym ekosystemie. Kiedy bierzemy większe obiekty, Teoria Względności dostarcza nam dokładnych informacji o tym, jak obiekt reaguje i zachowuje się w obecności pewnych sił.

A kiedy badamy najmniejsze cząstki we wszechświecie, Mechanika Kwantowa rysuje jasny obraz ich istnienia i ich wzajemnych interakcji. Nie możemy mieć takiego samego poziomu zrozumienia sfery kwantowej, jak dzisiaj, bez mechaniki kwantowej.

Jednak gdy mikro i makro mechanika oddziałują na siebie, nie dostarczają sobie odpowiedzi, powodując błędy w obliczeniach i ustaleniach. Więc co podsumowujemy?

Nawet teraz, przy całej naszej potędze technologicznej, błędy mechaniki kwantowej po przeskalowaniu do proporcji makro nadal pozostają nieuchwytne.

Istnieją tylko dwa prawdziwe wyjaśnienia, z którymi musimy się uporać.

Albo mechanika kwantowa nie ma uniwersalnego zastosowania, a zatem nie może być stosowana w odniesieniu do dużych obiektów. Innym wyjaśnieniem tych błędów jest to, że w fizyce brakuje jasnych faktów i pewnych możliwości, których nie możemy rozpoznać.

Jedynym obejściem tego problemu jest ograniczenie stosowania mechaniki kwantowej do oceny obiektów o określonych rozmiarach.

Jest jednak dziedzina, w której mechanika kwantowa jest coraz częściej stosowana na przestrzeni lat - obliczenia kwantowe. Podobnie jak komputer osobisty, komputery kwantowe są również zbudowane z niedoskonałych części.

Główna różnica polega na tym, że istnieje ugruntowany system, który jest zarezerwowany tylko do naprawiania błędów na komputerach osobistych, podczas gdy to samo nie dotyczy komputerów kwantowych.

Komputery kwantowe przetwarzają informacje w postaci kubitów. Kubity nie mogą stać się jednością ani zerem i kończą stany pośrednie.

Ale kubity są bardzo wrażliwe na siły zewnętrzne lub samo środowisko. To toruje drogę do błędów, które mogą być powiązane z wynikami.

Korzystanie z kubitów logicznych

Starszy naukowiec z grupy badawczej Andreasa Wallraffa, Sebastian Krinner, może znać odpowiedź na to pytanie. Jest pierwszym zdobywcą nagrody Lopez-Loreta na ETH w Zurychu i wymyślił koncepcję, która pomoże obliczeniom kwantowym popełniać mniej błędów.

Jego pomysłem jest wprowadzenie nowego typu kubitu zwanego kubitem logicznym. Kubit logiczny to zbiór pojedynczych kubitów.

ZWIĄZANE Z TYM: JAKĄ DOKŁADNIE BĘDZIE KWANTOWA ZMIANA Obliczeniowa?

Dlatego zamiast pracować indywidualnie, działają zgodnie, obniżając poziom błędów w procesie. Jednak warunkiem działania Logic Qubit jest to, że od samego początku muszą one charakteryzować się wysoką niezawodnością.

Jeśli poziom błędów przekracza jeden procent, Logic Qubit spowoduje więcej błędów, co przyniesie efekt przeciwny do zamierzonego. Prowadzone są eksperymenty w celu przetestowania kubitów logicznych w celu zbadania ich wpływu na obliczenia kwantowe.

Opracowywana jest inna metoda naprawiania błędów w komputerach kwantowych w locie. Ph.D. studenci Vlad Negnevitsky i Matteo Marinelli z pomocą doktora Karan Mehta i inni koledzy opracowali system, w którym mogą mierzyć właściwości dwóch różnych gatunków w strunie, jonów berylu (9Be +) i jednego jonu wapnia (40Ca +).

Zaletą mierzenia dwóch gatunków jest to, że dzięki wykorzystaniu właściwości kwantowych, pomiar charakterystyk jednego pierwiastka umożliwi badaczom poznanie stanu drugiego pierwiastka, bez jego zakłócania.

Na przykład monitorowanie jonów wapnia dostarczy naukowcom informacji na temat jonów berylu. A najlepsze jest to, że jony mogą być trzymane w wielu testach bez zakłócania jonów berylu, co nie było możliwe w przypadku konwencjonalnych testów kwantowych.

Zespół zbudował również system sterowania, który korygowałby jony berylu, gdy tylko zboczyły z kursu. Ta forma wykrywania i korekcji błędów była czymś niespotykanym w komputerach kwantowych.

Oczywiste jest, że mechanika kwantowa ma swój udział w błędach, ale poziom mocy obliczeniowej, którą wnoszą do stołu, czyni je jedyną zdolną do rozwiązywania złożonych problemów.

Dzięki badaniom prowadzonym na całym świecie w celu wykrycia i skorygowania błędów kwantowych zdecydowanie szybciej zmierzamy w kierunku praktycznych obliczeń kwantowych.


Obejrzyj wideo: Komputer kwantowy - nowy kamień filozoficzny? 24. FESTIWAL NAUKI (Lipiec 2022).


Uwagi:

  1. Aodh

    Żałuję, że nie mogę teraz uczestniczyć w dyskusji. Nie posiadam niezbędnych informacji. Ale z przyjemnością obejrzę ten temat.

  2. Doura

    Zgadza się z tobą

  3. Keifer

    Nie masz racji. Wejdź, omówimy to. Napisz do mnie na PW, poradzimy sobie.

  4. Bashiri

    Jak dobrze, że udało nam się znaleźć tak wspaniałego bloga, a tym bardziej doskonałego, że są tacy inteligentni autorzy!

  5. Shajin

    Bardzo mi przykro, że nie mogę ci w niczym pomóc. Ale jestem pewien, że znajdziesz właściwe rozwiązanie.



Napisać wiadomość