เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย ภาพถ่ายกับดักไอออนที่ใช้ในการทดลอง มองผ่านพอร์ตในห้องสุญญากาศและอาบแสงสีชมพู qubits ทางกายภาพและเชิงตรรกะ: กับดักไอออนที่ใช้ในการทดลอง โดยมองผ่านหน้าต่างของห้องสุญญากาศที่สูงมาก คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นการศึกษาเรื่องสุดขั้ว ในอีกด้านหนึ่ง พวกเขาสัญญาว่าจะมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องจักรแบบคลาสสิกในการแก้ปัญหาบางอย่าง
ในทางกลับกัน ลักษณะควอนตัม
ของพวกมันเปราะบางและไวต่อเสียงรบกวนจากสิ่งแวดล้อมอย่างน่าทึ่ง ในการคำนวณควอนตัมที่มีประโยชน์และปรับขนาดได้ นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องแก้ไขข้อผิดพลาดเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพ ขั้นตอนสำคัญอย่างหนึ่งที่นำไปสู่เป้าหมายนี้คือการคำนวณควอนตัมในลักษณะที่หยุดการแพร่กระจายข้อผิดพลาดที่แก้ไขได้ (และทำให้ไม่สามารถแก้ไขได้) นับเป็นครั้งแรกที่นักวิจัยในออสเตรียและเยอรมนีได้ทดลองแสดงชุดปฏิบัติการควอนตัมที่ทนต่อข้อผิดพลาดได้ในระดับสากล ซึ่งเป็นการวางรากฐานสำหรับการคำนวณควอนตัมขนาดใหญ่ที่มีการแก้ไขข้อผิดพลาด
กุญแจสำคัญในการแก้ไขข้อผิดพลาดทุกประเภทคือการเพิ่มความซ้ำซ้อนให้กับข้อมูลที่ต้องได้รับการปกป้อง ตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกอาจทำสำเนาหลายชุดของแต่ละบิต เพื่อที่ว่าหากบิตใดบิตหนึ่งเปลี่ยนแปลงค่าอย่างไม่ถูกต้อง การดูบิตทั้งหมดที่ส่วนท้ายของการคำนวณจะทำให้คุณมีความคิดที่ดีว่าค่าของมันควรจะเป็นเท่าใด ในกรณีของควอนตัม การคัดลอกและตรวจสอบข้อมูลนั้นซับซ้อนกว่า แต่แนวคิดในการเพิ่มความซ้ำซ้อนก็เหมือนกัน:
ข้อมูลที่อยู่ใน qubit จริงตัวเดียวจะกระจายไปตาม qubits
จำนวนมากโดยใช้สิ่งกีดขวาง ในลักษณะที่ช่วยให้เครื่องทั้งสองตรวจพบข้อผิดพลาดได้ เกิดขึ้นและทำการแก้ไขโดยไม่กระทบต่อสถานะของการคำนวณ qubit ทางกายภาพจำนวนมากเหล่านี้เรียกว่า qubit เชิงตรรกะ และการแปลงที่พันกันเรียกว่าการเข้ารหัส
หากการรักษาสถานะของ qubit แบบลอจิคัลไม่เปลี่ยนแปลงตลอดไปเป็นสิ่งที่ทุกคนใส่ใจ การแก้ไขข้อผิดพลาดจะค่อนข้างตรงไปตรงมา ความยากที่แท้จริงเกิดขึ้นเมื่อต้องจัดการสถานะของระบบคอมโพสิตขนาดใหญ่นี้ เนื่องจากแต่ละขั้นตอนของอัลกอริธึมควอนตัมจะต้องดำเนินการกับคิวบิตจริงจำนวนมากที่เข้ารหัสหนึ่งคิวบิตเชิงตรรกะ ซึ่งจะเพิ่มข้อผิดพลาดและสร้างปัญหาเพิ่มเติม เนื่องจากการดำเนินการควอนตัมบางรายการอาจไม่สามารถแปลเป็นรูปแบบตรรกะขนาดใหญ่นี้ได้ การดำเนินการควอนตัมที่สำคัญที่เรียกว่า T-gate นั้นต้องใช้วิธีการที่ซับซ้อนและใช้ทรัพยากรมากเพื่อดำเนินการในลักษณะที่ทนต่อข้อผิดพลาด โดยไม่พูดถึงการโต้ตอบแบบหลายคบิต
ชุดบล็อคสำเร็จรูป
ในงานล่าสุดซึ่งอธิบายไว้ในNatureนักวิจัยจาก University of Innsbruck และ RWTH Aachen University ได้สาธิตชุดปฏิบัติการควอนตัมที่ทนทานต่อข้อผิดพลาดบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมดักไอออน เช่นเดียวกับการนำ T-gate ไปใช้ ชุดนี้ยังรวมถึงการเตรียม qubits ในการกำหนดค่าที่เรียกว่า Pauli eigenstates เชิงตรรกะ และสร้างประตู CNOT ที่พัวพันระหว่างสอง qubit เชิงตรรกะ ส่วนผสมเหล่านี้อนุญาตให้เปลี่ยน qubit เดียวเป็นทุกสถานะที่เป็นไปได้และโต้ตอบกับ qubits อื่น ๆ ทำให้เป็นหน่วยการสร้างพื้นฐานของการคำนวณควอนตัมตามอำเภอใจในการตั้งค่าที่ทนต่อข้อผิดพลาด
qubits ในการทดลองได้รับการเข้ารหัสในสถานะ
อิเล็กทรอนิกส์ของแคลเซียมไอออน 16 ตัวที่แขวนลอยโดยใช้สนามแม่เหล็ก (กับดักพอลด้วยกล้องจุลทรรศน์ขนาดมหึมา) และควบคุมด้วยลำแสงเลเซอร์แต่ละตัว ข้อดีของการใช้ไอออนที่ดักจับแทนคิวบิตตัวนำยิ่งยวดซึ่งเป็นที่ชื่นชอบของบริษัทคอมพิวเตอร์ควอนตัมหลายแห่ง ได้แก่ อัตราข้อผิดพลาดที่ต่ำกว่าและการเชื่อมต่อที่ดีขึ้นระหว่างคิวบิต แม้ว่าจะมีความท้าทายในการปรับขนาดเทคโนโลยี
นักวิจัยใช้ qubit ทางกายภาพ 7 ตัวเพื่อสร้างแต่ละ qubit แบบลอจิคัลผ่านการเข้ารหัสที่เรียกว่ารหัสสีและระบบของพวกเขายังรวม qubits “flag” ทางกายภาพเพิ่มเติมเพื่อส่งสัญญาณว่ามีข้อผิดพลาดที่เป็นอันตรายในระบบ เทคนิคนี้ช่วยลดทรัพยากรที่จำเป็นสำหรับการแก้ไขข้อผิดพลาดอย่างมาก ที่สำคัญ
รูปถ่ายของคอมพิวเตอร์ควอนตัมไอออนติดกับดักของทีมแมริแลนด์บนม้านั่งแบบออปติคัลในห้องปฏิบัติการ นักฟิสิกส์บรรลุการควบคุมที่ทนต่อข้อผิดพลาดของ qubit ที่แก้ไขข้อผิดพลาด ผลลัพธ์ถือเป็นก้าวที่ยิ่งใหญ่สำหรับการคำนวณควอนตัมที่ทนต่อข้อผิดพลาด แม้ว่าจะยังมีขั้นตอนอื่นๆ อีกมากมายก่อนที่จะทำการทดลองขนาดใหญ่อย่างแท้จริง “การเข้ารหัส qubits เชิงตรรกะมากขึ้น – โดยใช้รหัสแก้ไขข้อผิดพลาดเล็ก ๆ หรือโดยใช้รหัสที่โฮสต์ qubit
เชิงตรรกะหลายตัวในสถานะ multi-qubit ที่พันกัน – เป็นหนึ่งในเป้าหมายต่อไป” Lukas Postler กล่าวนักศึกษาระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยอินส์บรุคและหนึ่งในผู้เขียนบทความ “เป้าหมายระยะสั้นอย่างแน่นอนคือการพัฒนารูปแบบข้อผิดพลาดที่ละเอียดยิ่งขึ้นเพื่อให้เข้าใจกระบวนการข้อผิดพลาดและผลกระทบต่อประสิทธิภาพของ qubit เชิงตรรกะได้ดีขึ้น” เขากล่าวเสริม เช่นเดียวกับการสร้างแบบจำลองข้อผิดพลาดและการใช้ qubits เชิงตรรกะมากขึ้นในระยะสั้น ในระยะยาว นักวิจัยหวังว่าจะสามารถแก้ไขข้อผิดพลาดซ้ำๆ ในระบบได้ ซึ่งจำเป็นสำหรับการคำนวณควอนตัมขนาดใหญ่
ประสิทธิภาพการจำแนกเกรด A
เพื่อประเมินความถูกต้องของรอยสัก นักวิจัยได้ลงทะเบียนอาสาสมัคร 7 คน ติดเซ็นเซอร์ไว้เหนือหลอดเลือดแดงในแนวรัศมี และขอให้พวกเขาทำกิจกรรมต่างๆ ที่ทราบว่าจะเปลี่ยนความดันโลหิต (การจับมือ การขี่จักรยานบนจักรยานอยู่กับที่ และการซ้อมรบของ Valsalva) พวกเขาวัดความดันโลหิตอ้างอิงโดยใช้ข้อมือวัดความดันโลหิต
โดยรวมแล้ว นักวิจัยบันทึกจุดข้อมูล 18,667 จุด และแบ่งข้อมูลออกเป็น 89% สำหรับการฝึกอบรม และ 11% สำหรับการทดสอบ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า การตรวจ สอบข้าม ความแม่นยำในการวัด – 0.2±4.5 มม. ปรอทสำหรับความดัน diastolic และ 0.2 ± 5.8 มม. ปรอทสำหรับความดันซิสโตลิก – เทียบเท่ากับการจำแนกเกรด A ตามมาตรฐาน IEEEสำหรับอุปกรณ์ตรวจสอบความดันโลหิต เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย
