Kvant kompüterləri ilə bağlı YENİLİK: Fiziklər hiylə ilə işi yaxşılaşdırdılar

Kvant kompüterləri materialşünaslıqdan tutmuş, kriptoqrafiyaya qədər bir çox sahəni dəyişdirmək potensialına malikdir, lakin bu gün onları qurmaq və idarə etmək son dərəcə çətindir. Ən böyük çətinliklərdən biri dekoherensiya prosesidir ki, bu da kvant sistemlərinə səhvlər gətirir. Bu səhvlər, adətən, bit çevrilməsi və ya faza çevrilməsi formasında olur. Bit çevrilməsi o zaman baş verir ki, kubit gözlənilmədən “0” ilə “1” arasında dəyişir. Faza çevrilməsi isə kvant superpozisiyasının fazası qəfil tərsinə dönəndə, müsbətdən mənfiyə keçəndə baş verir. Bu dəyişikliklər təsadüfi baş verə bildiyi üçün tək bir səhv belə hesablamanı poza bilər. Bu pozuntunun qarşısını almaq kvant mühəndislərinin üzləşdiyi əsas problemlərdən biridir.

Yenicag.az xəbər verir ki, səhvləri azaltmaq üçün tədqiqatçılar bir çox fiziki kubiti bir məntiqi kubitdə birləşdirir və fasiləsiz səhv düzəlişi tətbiq edirlər.

Bu strategiya kvant məlumatını zamanla qorumağa kömək edir və saxlamağı nisbətən sabit edir. Lakin məlumatı saxlamaq işin yalnız bir hissəsidir. Kvant alqoritmini işlətmək üçün kubitlər kvant qapıları vasitəsilə aktiv şəkildə idarə olunmalıdır.

Bu əməliyyatları yeni səhvlər yaratmadan tətbiq etmək kubitləri sadəcə sabit saxlamaqdan qat-qat çətin olub.

Professor Andreas Valrafın rəhbərlik etdiyi komanda bu problemi birbaşa hədəfləyən bir üsul nümayiş etdirib. Qrup superkeçirici məntiqi kubitlər arasında kvant əməliyyatlarını səhvləri eyni anda düzəldərək həyata keçirməyi göstərib. Nəticələr “Nature Physics” jurnalında dərc olunub.

Bu iş daimi səhvlərin hesablamaları pozmadığı “fault tolerant” kvant hesablama istiqamətində mühüm irəliləyişdir.

Klassik kompüterlərdə səhv düzəlişi məlumatın surətini çıxarmağa əsaslanır. Bir neçə eyni bit saxlanılır, sonra yoxlanılır və müqayisə edilir. Əgər biri çevrilərsə, çoxluğun səsi düzgün dəyəri göstərir. Bu yanaşma kvant sistemlərində işləmir.

Kvant məlumatı surətlənə və ya klonlana bilməz. Bunun əvəzinə o, dolaşıq kubitlər arasında paylanmalıdır. Üstəlik, kvant sistemləri klassik hesablama ilə ekvivalenti olmayan faza çevrilməsi səhvlərindən əziyyət çəkir və bunlar üçün ayrıca düzəliş metodları tələb olunur.

Geniş istifadə olunan həll yollarından biri səth kodlarıdır. Bu yanaşmada bir kubitin məlumatı bir neçə fiziki data kubit arasında paylanır. Səhvlərin aşkarlanması stabilizatorların təkrar ölçülməsinə əsaslanır. Stabilizatorlar data kubitlərlə birlikdə məntiqi kubiti formalaşdırır.

Stabilizatorlar data kubitlərə bağlı əlavə kubitlər vasitəsilə izlənir. Onların ölçülməsi bit çevrilməsi və ya faza çevrilməsinin baş verib-vermədiyini göstərir. Z-tip stabilizatorlar bit dəyərindəki dəyişiklikləri, X-tip stabilizatorlar isə faza dəyişikliklərini aşkar edir. Ən önəmlisi, data kubitlərin özləri birbaşa ölçülmür, bu da onların düzəldilmiş kvant vəziyyətini təhlükəsiz saxlamağa imkan verir.

Tədqiqatçılar iki məntiqi kubit arasında idarə olunan – NOT qapısı kimi məntiqi əməliyyat tətbiq etmək istəyəndə proses daha da mürəkkəbləşir. Əməliyyat zamanı səhvlər baş verə bilər və onlar da düzəldilməlidir.

Bu məhdudiyyətlər daxilində işləmək üçün komanda “lattice surgery” adlı üsula müraciət edib. Eksperimentdə tədqiqatçılar 17 fiziki kubit üzərində kodlanmış tək bir məntiqi kubitdən başlayıblar. Data kubitlər və stabilizatorlar təqribən kvadrat formasında düzülüb. Bir neçə dövr ərzində stabilizatorlar hər 1.66 mikrosaniyədə ölçülərək həm bit, həm də faza çevrilmələri düzəldilib.

Əsas anda kvadratın mərkəzindən keçən üç data kubit ölçülüb. Bu addım səth kodunu iki ayrı hissəyə bölüb. Eyni zamanda, X-tip stabilizatorların ölçülməsi dayandırılıb. Nəticədə iki məntiqi kubit bir-biri ilə dolaşıq vəziyyətə gətirilib. Bölünmə prosesi zamanı bit çevrilməsi səhvləri düzəldilməyə davam edib. Sonradan hər iki hissədə bit səhvlərinin düzəlişi müstəqil şəkildə bərpa olunub. Bu əməliyyat hələ təkbaşına idarə olunan – NOT qapısı yaratmasa da, əlavə bölmə və birləşdirmə addımları ilə birləşdirilərək onu yaratmaq mümkündür.