ابداع یک فناوری جدید برای تصحیح خطای کوانتومی

به گزارش ایسنا به نقل از نیوز وایز، حل مشکل خطا برای کاربرد عملی فناوری‌های محاسبات کوانتومی که از عملکرد رایانه‌های دیجیتال پیشی می‌گیرند، ضروری است. اطلاعات ورودی یک کیوبیت که کوچک‌ترین واحد محاسبات کوانتومی است، به سرعت از بین می‌روند و مستعد خطا هستند.

مهم نیست که چقدر خطاها را کاهش می‌دهیم و دقت را در کنترل کیوبیت بهبود می‌بخشیم زیرا با افزایش اندازه سیستم و مقیاس محاسباتی، خطاها جمع می‌شوند و اجرای الگوریتم‌ها را غیرممکن می‌سازند. تصحیح خطای کوانتومی، راهی برای حل کردن این مشکل است. با تشدید رقابت برای برتری جهانی در فناوری کوانتومی، بیشتر شرکت‌های بزرگ و گروه‌های پژوهشی پیشرو در توسعه محاسبات کوانتومی بر توسعه فناوری تصحیح خطای کوانتومی تمرکز کرده‌اند.

دکتر «سئونگ وو لی»(Seung-Woo Lee) و گروهش در مرکز تحقیقات فناوری کوانتومی «مؤسسه علم و فناوری کره جنوبی»(KIST)، یک فناوری تصحیح خطای کوانتومی را در سطح جهانی توسعه داده‌اند و یک ساختار محاسبات کوانتومی مقاوم در برابر خطا را براساس آن طراحی کرده‌اند. آنها نشان داده‌اند این فناوری جدید می‌تواند از فناوری تصحیح خطای کوانتومی که اخیرا توسط شرکت آمریکایی «PsiQuantum» توسعه یافته است، بهتر عمل کند. شرکت PsiQuantum یک رهبر جهانی در توسعه رایانه‌های کوانتومی همه‌منظوره است.

عملکرد محاسبات کوانتومی جهانی، به واسطه تصحیح خطای کوانتومی با آستانه تحمل خطا ارزیابی می‌شود. این آستانه نشان می‌دهد که چگونه می‌توان خطاها را در محاسبات کوانتومی تصحیح کرد و هرچه فناوری تصحیح خطا و طراحی ساختاری بهتر باشد، ارزش بالاتری دارد.

فناوری تصحیح خطای کوانتومی، یک مولفه اساسی در توسعه رایانه‌های کوانتومی است که نه تنها از کیوبیت‌های مبتنی بر فوتون، بلکه از کیوبیت‌های ابررسانا، تله‌های یونی و اتم‌های خنثی نیز استفاده می‌کنند و در سراسر جهان بسیار رقابتی هستند.

پژوهش مؤسسه علم و فناوری کره جنوبی، اولین نمونه در نوع خود در این کشور به شمار می‌رود و موضوع قابل توجه این است که اگرچه کره جنوبی در زمینه محاسبات کوانتومی عقب مانده اما یک فناوری مهم این حوزه را در سطح جهانی توسعه داده است.

به عقیده پژوهشگران، این دستاورد نشان می‌دهد که کره جنوبی می‌تواند به فناوری کشورهای پیشرو در زمینه کوانتوم برسد و حتی از آنها پیشی بگیرد. همچنین انتظار می‌رود کره جنوبی با به‌کارگیری این دستاورد که درخواست‌های ثبت اختراع را در سطح داخلی و بین‌المللی تکمیل کرده است، نقش مهمی را در ساخت یک سیستم محاسبات کوانتومی مستقل ایفا کند.

دکتر لی گفت: درست مانند فناوری طراحی تراشه‌های نیمه‌رسانا، طراحی ساختار مقاوم به خطا برای محاسبات کوانتومی مهم است. حتی اگر 1000 کیوبیت فیزیکی وجود داشته باشد، محاسبه یک وظیفه کوانتومی منطقی مشکل خواهد بود؛ مگر اینکه ساختاری وجود داشته باشد تا تصحیح خطای کوانتومی را انجام دهد. هنوز فاصله زیادی با عملی شدن محاسبات کوانتومی وجود دارد اما ما معتقدیم که پژوهش ما به جلو بردن این زمان کمک کرده است.

این پژوهش در مجله «Physical Review Letters» به چاپ رسید.