Kuantum bilgi işlem üzerine yapılan yeni araştırma, NISQ sonrası (Gürültülü-Orta Ölçekli Kuantum) hesaplama yolunda ilerlediğimizi kanıtlayan bir kuantum dolaşıklık kaydı sağladı. Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Xiao-bo Zhu liderliğindeki yeni araştırma, 51 kübitin (transistörlere eşdeğer kuantum hesaplama) birbirine karışmasıyla sonuçlandı; bu, sağlamayı vaat eden olasılıksal kuantum hesaplamanın kilidini açmak için gerekli bir yetenek. insanlığın işleme yeteneklerinde niceliksel bir sıçrama.
Deneylerin sonuçlarını elde etmek için kullanılan kuantum bilgisayarı Zuchongzhi, 66 süper iletken kübiti bir araya getiriyor – IBM ve kuantum bilgi işlem alanındaki diğer bazı önde gelen şirketler tarafından desteklenen aynı kübit teknolojisi. Bu, IBM’in yakın zamanda 127 kübitlik Eagle QPU’su (Kuantum İşleme Birimi) aracılığıyla kuantum faydasını elde ettiği teknolojinin aynısıdır ve çeşitli oyunculardan süper iletken kübit uzayında belirli bir yaşamın meydana geldiğini gösterir.
Süper iletken kübitleri dış uzayın gerekli mutlak sıfırına ( -273,15 santigrat derece, -459,67 derece) soğuttuktan sonra fahrenhayt), araştırmacılar daha sonra kübitlerin manyetik alanlarıyla etkileşerek onları dolaşma durumuna sokan mikrodalgaları kullanarak kübitlerin durumlarını kontrol etti ve ince ayar yaptı. Bu, örneğin standart hesaplamada bir CPU çekirdeği oluşturmak için transistörlerden inşa edilen kuantum eşdeğeri yapılar olan kübitlerin belirli dizilerde (veya mantık kapılarında) düzenlenmesi için gerekliydi. Bu, bilim adamlarının, yalnızca bire bir bağlantı alanı yerine, kübitlerin durumlarını aynı anda birçok çift olarak değiştiren operasyonlar yürütmesine izin verdi. Bu teknikler, bilim adamlarının 51 kübiti (bir çizgide düzenlenmiş) ve iki boyutlu bir düzlemde düzenlenmiş daha düşük ama yine de rekor olan 30 kübiti başarılı bir şekilde dolaştırmasını sağladı.
Avustralya’daki New South Wales Üniversitesi’nde araştırmacı olan Charles Hill, sonuçlar hakkında yorum yapmak için belki de daha nitelikli bilim adamlarından biridir. Hill benzer araştırmalara dahil oldu ve 65 kübit arasında benzer bir “ağ bağlantılı” dolaşıklık olduğunu kanıtlamayı amaçladı.
Dolaşma, belki de en iyi şekilde, kübitlerin, diğerlerini ve birbirleriyle nasıl ilişkili olduklarını açıklayamadan tek bir kübiti tanımlamanın imkansız olduğu bir şekilde iç içe geçtiği anlamına gelir: bu, esasen benzersiz bir sistemdir, asılı olmayan bir düğümdür. İş Parçacığı.
Hill, New Scientist’e yaptığı açıklamalarda dolaşıklığı “… geleneksel bilgisayarlar ile kuantum bilgisayarlar arasındaki temel farklardan biri ve kuantum algoritmalarının önemli bir bileşenidir. Çok sayıda dolaşık kübit göstermek, bir kuantum bilgisayar için önemli bir ölçüttür.”
Hill’in ekibi, araştırması sırasında, Zhu’nun Zuchongzhi QPU ile karşılaştığı (ve aştığı) doğrulama zorluğunun aynısı olan, sadece bağlı çiftler arasında değil, bir grup olarak kübitler arasında yayılan karışıklığı kanıtlamayı başaramadı.
Nesnelere bakmak için yeni araçlar veya yeni yollar – veya nesneler arasındaki etkileşimler – geliştirmemiz nispeten sıktır. Bu durumda, Hill’in 65 kübitlik dolaşıklık deneyinde karşılaştığı sorunun dolaşıklığın kendisiyle hiçbir ilgisi olmayabilir; sadece, belki de sonuçlarını doğrulamak için mevcut tekniklerin ikna edici bir yanıt veremediğini. Zhu’nun ekibi, grup dolaşıklığını doğrulamak için yeni bir tespit protokolü geliştirmek zorunda kaldı; bu, kuantum hesaplama topluluğu tarafından tam olarak inceleneceğinden emin olunan bir şey. Ne de olsa yüzlerce kübiti birbirine bağlama vaadi her gün ortaya çıkmıyor.
Dolaşık kübit grupları, hata azaltma ve belki de kuantum hata düzeltme yoluyla hesaplama doğruluğunu artırmaya çalışmaktan, gürültünün kübitlerinizi nasıl yok edeceğini tahmin etmenin akıllı yollarını bulmaya kadar, kuantum bilimcilerin takip ettiği birçok orta adım araştırma fırsatından biridir ve esasen etkilerini geçersiz kılar.
51 dolaşık kübitin, kuantum avantajı bariyerini aşmamıza izin vermemesi bekleniyor – en azından ölçeklendirmenin işini yapması için biraz daha zamanı olana kadar. Ancak IBM’in kısa bir süre önce bize yardımcı programın halihazırdaki kuantum bilgisayarlarımızdan çıkarılabileceğini göstermesiyle, 51 dolaşık kübitin, henüz soruyu bile bilmediğimiz belirli bir cevabı açması olasılıklar aleminin dışında değil.