Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Phương pháp mới để giảm bớt ảnh hưởng của ” tiếng ồn ” trong các hệ thống thông tin lượng tử giải quyết một thách thức mà các nhà khoa học trên toàn cầu đang nỗ lực để đáp ứng trong cuộc đua tiến tới kỷ nguyên mới của công nghệ lượng tử.
Nhiều ứng dụng thông tin lượng tử hiện tại, chẳng hạn như thực hiện một thuật toán trên máy tính lượng tử, bị “lỗi” – mất thông tin do “nhiễu”, vốn có của phần cứng lượng tử. Matthew Otten, một thành viên Maria Goeppert Mayer tại Argonne, và Stephen Gray, trưởng nhóm Lý thuyết và Mô hình hóa tại Trung tâm Vật liệu nano, Văn phòng Người dùng Khoa học Năng lượng Hoa Kỳ, đã phát triển một kỹ thuật mới phục hồi thông tin bị mất này bằng cách lặp lại quá trình lượng tử hoặc thử nghiệm nhiều lần, với các đặc tính nhiễu hơi khác nhau, sau đó phân tích kết quả.
Sau khi thu thập kết quả bằng cách chạy quá trình nhiều lần theo trình tự hoặc song song, các nhà nghiên cứu xây dựng một siêu mặt trong đó một trục biểu thị kết quả của phép đo và hai trục (hoặc nhiều hơn) đại diện cho các tham số nhiễu khác nhau. Siêu mặt này mang lại ước tính về khả năng quan sát không có tiếng ồn và cung cấp thông tin về ảnh hưởng của từng tốc độ tiếng ồn.
“Nó giống như chụp một loạt các bức ảnh thiếu sót,” Otten nói. “Mỗi bức ảnh có một lỗ hổng, nhưng ở một vị trí khác nhau trong bức ảnh. Khi chúng tôi tổng hợp tất cả các mảnh rõ ràng từ các bức ảnh thiếu sót lại với nhau, chúng tôi sẽ có được một bức ảnh rõ ràng.”
Áp dụng kỹ thuật này có hiệu quả giảm nhiễu lượng tử mà không cần thêm phần cứng lượng tử.
Otten nói: “Đây là một kỹ thuật linh hoạt có thể được thực hiện với các hệ lượng tử riêng biệt trải qua quá trình tương tự cùng một lúc”.
“Người ta có thể tạo ra một số thiết bị lượng tử nhỏ và chạy chúng song song”, Gray nói. “Sử dụng phương pháp của chúng tôi, người ta sẽ kết hợp các kết quả trên bề mặt siêu âm và tạo ra các vật quan sát không có tiếng ồn gần đúng. Các kết quả sẽ giúp mở rộng tính hữu dụng của các thiết bị lượng tử trước khi thiết lập trang trí.”
Otten nói: “Chúng tôi đã thực hiện thành công một trình diễn đơn giản về phương pháp của mình trên máy tính lượng tử Rigetti 8Q-Agave”. “Lớp phương pháp này có thể sẽ được sử dụng nhiều trong các thiết bị lượng tử gần.”
Công trình của các nhà nghiên cứu được mô tả ở trên xuất hiện trong Đánh giá vật lý A và có tựa đề “Phục hồi các vật quan sát lượng tử không có tiếng ồn”.
Otten và Gray cũng đã phát triển một quy trình tương tự và ít phức tạp hơn về mặt tính toán để đạt được kết quả giảm nhiễu dựa trên việc sửa một qubit tại một thời điểm để ước tính kết quả cho tất cả các qubit được sửa đồng thời. Một qubit, hay bit lượng tử, là tương đương trong điện toán lượng tử với chữ số nhị phân hoặc bit được sử dụng trong điện toán cổ điển.
Otten lưu ý: “Theo cách tiếp cận này, chúng tôi giả định rằng tiếng ồn có thể giảm trên từng qubit riêng lẻ, trong khi thử thách về mặt thực nghiệm, dẫn đến một vấn đề xử lý dữ liệu đơn giản hơn nhiều và dẫn đến ước tính kết quả không có tiếng ồn”.
Nguồn tin tức:
Tài liệu được cung cấp bởi Phòng thí nghiệm quốc gia DOE / Argonne . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :