Laboratorije širom svijeta se utrkuju koja će prije da razvije nove senzitivne uređaje za računanje koji rade po principima kvantne mehanike a koji bi mogli da daju značajne prednosti u odnosu na klasične uređaje. Međutim, ove tehnologije se i dalje suočavaju sa nekoliko izazova, a jedan od najznačajnijih je kako se nositi sa „bukom“ – obične fluktuacije koje mogu iskorijeniti podatke koji se nalaze u tim uređajima.

Novi pristup koji su razvili istraživači sa MIT-a mogao bi pružiti značajan korak naprijed u kvantnoj korekciji grešaka. Metoda uključuje precizno podešavanje sistema za rješavanje vrsta buke koje su najvjerovatnije postavljeni umjesto široke mreže ne bi li pokušali da uhvate sve moguće izvore uznemiravanja.

Glavni problemi sa kojima se sada suočavaju istraživači sa MIT- a u razvoju kvantnih tehnologija su mali i bučni sistemi. Buka, neželjeno uznemiravanje bilo koje vrste, je posebno uznemirijuća jer su mnogi kvantni sistemi suštinski vrlo osjetljivi, što je osobina koja je u osnovi njihovih potencijalnih primjena.

Postoji još jedan problem, a to je da na kvantne sisteme utiče bilo koje posmatranje. Dakle, stvari su u kvantnom svijetu složenije nego u klasičnom. Zaista je otežavajuća okolnost da ako posmatrate kvantne sisteme, budete skloni da ih urušite.

Šeme klasičnih korekcija grešaka su bazirane na suvišnosti. Na primjer, u komunikacionom sistemu podložnom buci, umjesto slanja jednog bita (1 ili 0), mogu se poslati tri kopije svakog bita (111 ili 000). Samim tim ako se tri bita ne podudaraju, to pokazuje da je došlo do greške. Što je više kopija svakog bita poslato, efikasnija je korekcija greške.

Isti princip bi se mogao primjeniti u kvantnim bitovima, ili „kubitovima“. Međutim, ako želimo da imamo visok nivo zaštite, moramo posvetiti veliki dio našeg sistema vršenju ovakvih vrsta provjera. Ovo je otežavajuće, jer trenutno imamo prilično male sisteme, jednostavno nemamo resurse da radimo korisne kvantne korekcije grešaka na uobičajen način. Zbog toga, istraživači su pronašli način kako da usmjere korekcije grešaka na specifične vrste buke koje su najvjerovantije.

Kvantni sistemi sa kojima rade se sastoje od jezgara ugljenika koja se nalaze u blizini posebne vrste defekta u dijamantskom kristalu koji se naziva azotni slobodni centar. Ovi se defekti ponašaju poput pojedinačnih, izolovanih elektrona i njihovo prisustvo omogućava kontrolu jezgara ugljenika koja se nalaze u blizini.

Tim je otkrio da velika većina buke koja utiče na ova jezgra dolazi iz samo jednog izvora i to nasumične fluktuacije u obližnjim defektima. Ovaj izvor buke se može precizno modelirati, a suzbijanje njegovih efekata moglo bi imati velikog uticaja, jer su drugi izvori buke relativno beznačajni.

Zapravo dobro razumijemo glavni izvor buke u ovim sistemima, pa ne moramo da imamo široku mrežu da bi uhvatili svaku hipotetičku vrstu buke.

Tim je smislio drugačiju strategiju korekcije grešaka, prilagođenu da se suprostavi ovom konkretnom, dominantnom izvoru buke. Buka dolazi od ovog središnjeg defekta, ili od ovog centralnog elektrona, koji ima tendenciju da se nasumično kreće naokolo. Odnosno, trese se.

To podrhtavanje osjete sva ta obližnja jezgra, na predvidiv način koji se može ispraviti. Rezultat ovog pristupa je da smo u mogućnosti da dobijemo fiksni nivo zaštite koristeći mnogo manje resursa nego što bi inače bilo potrebno. Možemo koristiti i mnogo manji sistem s ovim pristupom.

Dosadašnji rad je teorijski i tim aktivno radi na laboratorijskoj demonstraciji ovog principa. Bude li funkcionisalo kako se očekuje, moglo bi da bude važan dio budućih kvantno zasnovanih tehnologija raznih vrsta, uključujući kvantne računare koji bi potencijalno mogli da riješe prethodno nerješive probleme: kvantne komunikacione sisteme ili visoko osteljive senzorske sisteme.

Ovo je komponenta koja se može koristiti na više načina. Kao da razvijamo ključni dio motora, a napredovali smo u kritičnom dijelu.

Složenost kodova za korekciju kvantnih grešaka je zastrašujuća, jer oni zahtijevaju veliki broj kubita da bi efikasno kodirali kvantne informacije.

Ovaj rad pokazuje da se uobičajena vrsta greške može ispraviti na mnogo efikasniji način nego što se očekivalo. Da bi kvantni računari postali praktični, potrebno je više ovakvih ideja.

U dijamantskom kristalu, tri atoma ugljenika (plavi) okružuju prazno mjesto koje se naziva azotni slobodni centar, koji se ponaša slično kao jedan elektron (crveni). Jezgra ugljenika djeluju kao kvantni bitovi ili kubitovi, a ispostavlja se da primarni izvor buke koji ih uznemirava dolazi od “elektrona” iz sredine. Razumjevanjem jedinstvenog izvora te buke, postaje lakše nadoknaditi to.

Reference: https://phys.org/news/2020-02-jitters-quantum-devices.html

https://naucnenovosti.me/wp-content/uploads/2020/08/bb.jpghttps://naucnenovosti.me/wp-content/uploads/2020/08/bb-150x150.jpgadminFizikaNovostiTehnologijaLaboratorije širom svijeta se utrkuju koja će prije da razvije nove senzitivne uređaje za računanje koji rade po principima kvantne mehanike a koji bi mogli da daju značajne prednosti u odnosu na klasične uređaje. Međutim, ove tehnologije se i dalje suočavaju sa nekoliko izazova, a jedan od najznačajnijih je...Naučne Novosti