تمكن الفيزيائيون لأول مرة من زراعة حالات كمومية شبه خالية من الأخطاء على رقاقة فائقة التوصيل، مما قلل الأخطاء بمقدار 40 مرة.
الملخّص
تتطلب الحوسبة الكمومية المقاومة للأخطاء مجموعة شاملة من البوابات المنطقية، وتشكل البوابات غير الكليفوردية المساهمة الأساسية في استهلاك الموارد في معظم معماريات تصحيح الأخطاء الكمومية. يُنظر إلى استنبات الحالات السحرية كبديل فعال لبروتوكولات التقطير التي تستهلك موارد كبيرة، لكن التحقق التجريبي من افتراضاتها يمثل خطوة غير بسيطة مقارنة بتجارب الذاكرة الكمومية. نقدم هنا دراسة تجريبية لاستنبات حالة سحرية على معالج كمومي فائق التوصيل. تم تنفيذ الاستنبات، بما في ذلك تحويل الشيفرة إلى شيفرة سطحية، وطُوِّر بروتوكول قياس مقاوم للأخطاء لتقييم دقة (fidelity) الحالة السحرية. يقلل الاستنبات الخطأ بمقدار 40 مرة، ويصل بدقة الحالة إلى 0.9999(1) مع الاحتفاظ بنسبة 8% من المحاولات. تؤكد النتائج تجريبيًا أن استنبات الحالات السحرية يمثل حلًا قابلاً للتطبيق لواحدة من أهم مشكلات الحوسبة الكمومية.
الروابط في شبكة المعرفة 1
📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها.
تتطلب الحواسيب الكمومية 'حالات سحرية' — جسيمات مساعدة خاصة للعمل بدون أخطاء. في السابق، كان يتم الحصول عليها من خلال تنقية متكررة تشبه تكرير النفط اللامتناهي: كل خطوة تضيف إنتروبيا (فوضى)، مثل الأعشاب الضارة في الحديقة، وتستهلك الموارد. النقاء المتاح الآن هو عادةً ما يميز فقط نواتج المستعرات العظمى. النهج الجديد — الزراعة — يعمل بشكل مختلف. يضع العلماء 'بذرة' الحالة في نمط منتظم من الكيوبتات يُسمى الكود السطحي، وتنبت لتصبح الشكل المطلوب. على رقاقة فائقة التوصيل، أعطت هذه الحديقة نقاءً قياسيًا بنسبة 99.99%، لكن 8% فقط من المحاولات كانت ناجحة — وتم استبعاد الباقي.
مثل أنواع النباتات النادرة، تحمل الشتلات الباقية خصائص مثالية.
طريقة الزراعة هذه قللت الأخطاء بمقدار 40 مرة واستبدلت التنقية المعقدة. أصبحت الحواسيب الكمومية الآن أقرب إلى البحث عن مواد وأدوية جديدة.
🎯 لتحقيق مثل هذه الدقة، كان سيحتاج المرء إلى تكرير النفط أكثر من 40 مرة — لكن دورة زراعة واحدة هنا أعطت نفس الأثر.
🎬 في رواية 'أناثيم' لنيل ستيفنسون، يزرع الرهبان الكموميون حالات من الوعي، تمامًا كما يفعل الفيزيائيون على الرقاقة، للتأثير على الواقع.