Các nhà nghiên cứu phát triển bus dữ liệu cho máy tính lượng tử

Anonim

Thế giới lượng tử mỏng manh; mã sửa lỗi là cần thiết để bảo vệ các thông tin được lưu trữ trong một đối tượng lượng tử từ các hiệu ứng giảm nhiễu. Các nhà vật lý lượng tử ở Innsbruck đã phát triển một giao thức truyền thông tin lượng tử giữa các khối xây dựng mã hóa khác nhau của một máy tính lượng tử tương lai, chẳng hạn như bộ xử lý và ký ức. Các nhà khoa học có thể sử dụng giao thức này trong tương lai để xây dựng một bus dữ liệu cho các máy tính lượng tử. Các nhà nghiên cứu đã công bố công trình của họ trên tạp chí Nature Communications .

Các máy tính lượng tử trong tương lai sẽ có thể giải quyết các vấn đề mà các máy tính thông thường không thành công ngày nay. Tuy nhiên, chúng ta vẫn còn cách xa bất kỳ việc thực hiện quy mô lớn nào, bởi vì hệ thống lượng tử rất nhạy cảm với tiếng ồn môi trường. Mặc dù các hệ thống có thể được bảo vệ khỏi tiếng ồn về nguyên tắc, các nhà nghiên cứu chỉ có thể xây dựng các nguyên mẫu nhỏ của các máy tính lượng tử một cách thực nghiệm.

Một cách để giảm tỷ lệ lỗi là bằng cách mã hóa thông tin lượng tử không phải trong một hạt lượng tử duy nhất mà trong một số đối tượng lượng tử. Những bit lượng tử hợp lý hoặc qubit này mạnh hơn chống lại tiếng ồn. Trong vài năm qua, các nhà vật lý lý thuyết đã phát triển một loạt các mã sửa lỗi và tối ưu hóa chúng cho các nhiệm vụ cụ thể. Các nhà vật lí Hendrik Poulsen Nautrup và Hans Briegel thuộc Viện Vật lý lý thuyết của Đại học Innsbruck và Nicolai Friis, hiện đang ở Viện Quang học lượng tử và Thông tin lượng tử ở Vienna, đã tìm ra một kỹ thuật chuyển thông tin lượng tử giữa các hệ thống được mã hóa khác nhau.

Giao diện giữa bộ vi xử lý và bộ nhớ

Tương tự như các máy tính cổ điển, các máy tính lượng tử trong tương lai có thể được xây dựng với các thành phần khác nhau. Các nhà khoa học đã chế tạo các bộ xử lý lượng tử và kỷ niệm nhỏ, và họ đã sử dụng các giao thức khác nhau để mã hóa các qubit logic: Ví dụ, đối với các bộ xử lý lượng tử, chúng sử dụng các mã màu và các ký hiệu lượng tử. "Đối với hai hệ thống tương tác với nhau bằng cơ học lượng tử khác, chúng ta phải kết nối chúng", sinh viên tiến sĩ Hendrik Poulsen Nautrup nói. "Chúng tôi đã phát triển một giao thức cho phép chúng tôi kết hợp các hệ thống lượng tử được mã hóa khác nhau". Các nhà khoa học đề nghị sửa đổi cục bộ các phần tử cụ thể của các bit lượng tử được mã hóa. Quá trình này còn được gọi là phẫu thuật mạng, được sử dụng để ghép nối các hệ thống như bộ vi xử lý lượng tử và ký ức. Một khi các hệ thống được tạm thời "khâu" với nhau, thông tin lượng tử có thể được dịch chuyển từ bộ xử lý đến bộ nhớ và ngược lại. "Tương tự như một bus dữ liệu trong một máy tính thông thường, các nhà khoa học có thể sử dụng kỹ thuật này để kết nối các thành phần của một máy tính lượng tử", Poulsen Nautrup giải thích.

Đề án mới này là một bước tiến khác để xây dựng một máy tính lượng tử phổ quát và nghiên cứu cho việc thực hiện thử nghiệm đang được tiến hành. Nghiên cứu được thực hiện trong khuôn khổ chương trình tiến sĩ Các nguyên tử, ánh sáng và phân tử được cung cấp tại Đại học Innsbruck và được tài trợ bởi Quỹ khoa học Áo và Quỹ từ thiện thế giới Templeton.

menu
menu