Terobosan komputasi kuantum dapat membuat 'noise' – kekuatan yang mengganggu perhitungan – sesuatu dari masa lalu
Para ilmuwan telah menemukan metode inovatif untuk melindungi informasi kuantum dari “noise” – dan akhirnya bisa memungkinkan kita membangun praktis Komputer kuantum.
Komputer kuantum mengandalkan Keterikatan kuantumhubungan antara sifat kuantum dari dua partikel yang dibagikan secara instan melintasi ruang dan waktu. Ini memungkinkan komputer kuantum untuk melakukan perhitungan yang lebih cepat daripada rekan tradisional mereka karena mereka dapat memproses informasi secara paralel daripada secara berurutan.
Tetapi mempertahankan “koherensi” ini sulit karena “kebisingan” dari dunia luar, sebagai interaksi dengan partikel longgar, sinar cahaya dan bahkan perubahan suhu kecil dapat mematahkan keterikatan dan membubarkan informasi di dalamnya. Itu sebabnya tingkat kesalahan dalam qubit jauh lebih tinggi daripada dalam bit konvensional dalam komputasi klasik.
“Pada dasarnya meskipun perusahaan mengklaim [they have] 1.000 qubit, sangat sedikit dari mereka yang berguna. Kebisingan adalah alasannya, “rekan penulis studi Andrew Forbesseorang profesor fisika di University of Witwatersrand di Johannesburg, Afrika Selatan mengatakan kepada Live Science. “Semua orang setuju bahwa tidak ada gunanya mendorong lebih banyak qubit kecuali kita bisa membuatnya kurang berisik.”
Sekarang, dengan menyandikan informasi dalam topologi (atau sifat -sifat yang berasal dari bentuk) dari dua foton terjerat, tim fisikawan telah menemukan cara untuk melestarikan informasi kuantum, bahkan di tengah badai kebisingan. Para peneliti menerbitkan temuan mereka pada 26 Maret di jurnal Komunikasi Alam.
Dengan cara yang sama seperti bit komputer tradisional adalah unit dasar dari informasi digital, qubitS Encode Informasi Quantum. Seperti bit, qubit dapat ada sebagai 1 atau 0, mewakili dua posisi yang mungkin dalam sistem dua negara.
Berkat aturan aneh dari dunia kuantum, qubit juga dapat ada di superposisi yang tak terbatas secara teoritis dari dua negara klasik. Dan ketika mereka terjerat di dalam komputer kuantum, kemampuan mereka untuk menggerakkan angka tumbuh secara eksponensial.
Tetapi rantai daisy kuantum ini rapuh: bahkan ketika bertempat di dalam cryostat yang sangat dingin dan sangat terisolasi, komputer kuantum saat ini masih diinfiltrasi oleh gangguan kecil yang dengan cepat mengganggu proses rumit di dalamnya.
Kanker kebisingan kuantum
Strategi khas untuk mencegah dekoherensi kuantum adalah untuk melestarikan keterikatan, tetapi ini sejauh ini hanya menikmati kesuksesan relatif. Untuk mencari jalan di sekitar ini, para peneliti di balik studi baru ini berusaha untuk melestarikan informasi bahkan dalam sistem yang telah sebagian didekohere.
“Kami memutuskan untuk membiarkan kerusakan keterikatan – selalu rapuh jadi biarkan begitu – dan sebaliknya mempertahankan informasi bahkan dengan sedikit keterikatan,” kata Forbes.
Untuk solusi mereka, Forbes dan rekan -rekannya beralih ke jenis qubit yang dikenal sebagai “qubit topologi” yang mengkode informasi dalam bentuk yang dibuat oleh dua partikel terjerat. Mereka memilih quasipartikel yang dikenal sebagai Skyrmion optik, bidang seperti gelombang yang terbentuk di antara dua foton terjerat.
Setelah mengekspos skyrmion ke berbagai tingkat kebisingan, para peneliti menemukan bahwa pola dan informasi yang dikodekan dalam tetap tangguh jauh melampaui titik di mana sistem non-topologi akan berdekatan.
“Ternyata selama beberapa keterikatan tetap ada, tidak peduli seberapa sedikit, topologi tetap utuh,” kata Forbes. “Topologi hanya menghilang ketika keterikatan lenyap.”
Para ilmuwan percaya pendekatan mereka dapat memainkan peran kunci dalam membuat komputer dan jaringan kuantum yang dapat mengatasi kebisingan di lingkungan apa pun. Langkah mereka berikutnya adalah membuat “toolkit topologi” yang dapat mengkodekan informasi praktis menjadi skyrmion dan mengeluarkannya lagi.
“Begitu kita memiliki ini, kita dapat mulai berpikir tentang menggunakan topologi dalam situasi praktis, seperti jaringan komunikasi dan dalam komputasi,” kata Forbes.
