محققان دانشگاه علم و فناوری چین یک روش مبتنی بر مایکروویو برای اصلاح اشتباهات کوانتومی ابداع کرده اند .

به گزارش اینترستینگ انجینرینگ، این روش به آنها کمک کرد از آستانه‌ای کلیدی گذر کنند و نشان دهند رایانه‌های کوانتومی می‌توانند در مقیاس کلان نیز عمل کنند.

محققان چینی پس از گوگل، برای دومین بار این رویداد را به نمایش می‌گذارند اما در کارایی و کاربردی بودن راهکار خود، از شرکت آمریکایی پیشی گرفته‌اند.

رایانه‌های کوانتومی جهانی از رایانش را وعده می‌دهند که عملکرد آن بسیار سریع‌تر از سریع‌ترین ابر رایانه‌های امروزی است. رایانه‌های کوانتومی به جای استفاده از بیت‌های دوتایی که صفر یا یک هستند از کوانتوم بیت یا کیوبیت هایی استفاده می‌کنند که ارزش‌های صفر و یک و هر چیزی مابین آنها را ذخیره می‌کنند و بدین ترتیب قدرت محاسباتی به صورت تصاعدی افزایش می‌یابد.

مهم‌ترین مانع در رایانش کوانتومی ایجاد اشتباهات طی فرایند رایانش است. محققان سعی می‌کنند با استفاده از تکنیک‌های اصلاح اشتباه که ممکن است سخت افزاری، نرم افزاری یا ترکیبی باشد، این اشتباهات را کاهش دهند.

در برخی روش‌ها کیوبیت های بیشتری اضافه می‌شوند تا اطلاعات در چند کیوبیت گسترده شود اما این روش گستره را برای اشتباهات بیشتری در رایانش فراهم می‌کند.

از آنجا که افزودن کیوبیت ها نوعی پارادوکس ایجاد می‌کند، محقان روی نقاط حساسی به نام آستانه اصلاح اشتباه تمرکز کرده اند. فقط زمانیکه رایانش از این آستانه فراتر رود، اصلاح اشتباه مزیت به حساب می‌آید.

اصلاح اشتباهات فراتر از این آستانه اشتباهات بیشتری به وجود می‌آورد. برای آنکه یک رویکرد رایانه کوانتومی مقیاس پذیر باشد، این اصلاح اشتباه باید پایین‌تر از آستانه مذکور باقی بماند.

آمریکا و چین، پیشگامان محاسبات کوانتومی، در روش کد سطحی(surface code) که پرکاربردترین رویکرد برای تصحیح خطای کوانتومی به حساب می‌آید، سرمایه‌گذاری کرده‌اند. محققان دانشگاه علم و فناوری چین در ۲۰۲۲ میلادی به رهبری پان جیانوی، فیزیکدان کوانتومی این اصل را با دستیابی به یک واحد حداقلی اصلاح خطا یعنی یک کیوبیت منطقی با کد سطحی فاصله سه نشان دادند.

سال بعد، گوگل این را با دستیابی به تصحیح کد خطای سطحی با فاصله پنج بهبود بخشید، که پیشرفتی نسبت به تحقیقات پژوهشگران چینی بود. پردازنده کوانتومی Willow گوگل در اوایل امسال، به یک کیوبیت منطقی کد سطحی با فاصله هفت دست یافت و نشان داد که اضافه کردن کیوبیت‌ها به صورت نمایی، نرخ خطا را کاهش می‌دهد.

محققان تیم پان از یک روش تمام مایکروویو به جای کنترل‌های سخت افزاری برای غلبه بر اشتباهات استفاده کردند. آنها با استفاده از روش اصلاح اشتباه کد سطحی به طور موفقیت آمیز به فاصله هفت کیوبیت منطقه دست یافتند که مشابه نتیجه گوگل بود.

همچنین آنها به ضریب سرکوب خطای ۱.۴ دست یافتند که نشان می‌دهد افزایش اندازه تصحیح خطا، خطاها را کاهش می‌دهد و ساخت رایانه‌های کوانتومی در مقیاس بزرگ امکان‌پذیر است.