En konstnärs återgivning av en felkod som identifierar fyra qubit. Dessa koder, tillsammans med deras kraftfullare felkorrigering av kusiner, kommer att vara avgörande för framtida kvantanordningar. Upphovsman:Nina Beier/JQI
Datorer baserade på kvantfysik lovar att lösa vissa problem mycket snabbare än sina konventionella motsvarigheter. Genom att använda qubits - som kan ha mer än bara de två värdena för vanliga bitar - skulle framtidens kvantdatorer kunna utföra komplexa simuleringar och kan lösa svåra problem inom kemi, optimering och mönsterigenkänning.
Men att bygga en stor kvantdator - en med tusentals eller miljoner qubits - är svårt eftersom qubits är mycket ömtåliga. Små interaktioner med miljön kan leda till fel och leda till fel. Att upptäcka dessa fel är inte enkelt, eftersom kvantmätningar är en form av interaktion och därför också stör kvanttillstånd. Kvantfysiken presenterar ytterligare en rynka, alltför:Det är inte möjligt att helt enkelt kopiera en qubit för säkerhetskopiering.
Forskare har kommit på smarta sätt att upptäcka fel och förhindra att de sprids. Men hittills, ett fullständigt feldetekteringsprotokoll har inte testats i experiment, delvis på grund av svårigheten att skapa kontrollerade interaktioner mellan alla nödvändiga qubits.
Nu, i en ny artikel som publicerades i Vetenskapliga framsteg , forskare vid Joint Quantum Institute testade en fullständig procedur för att koda en qubit och upptäcka några av de fel som uppstår under och efter kodningen. De tillämpade ett schema som fördelade informationen om en qubit bland fyra instängda ytterbiumjoner - själva också qubits - med hjälp av en femte jonqubit för att läsa om vissa fel hade inträffat. Joner ger en rik uppsättning interaktioner, som gjorde det möjligt för forskare att länka den femte jonqubiten med de andra fyra efter behag - ett vanligt krav på felidentifierings- eller korrigeringsscheman. Med detta tillvägagångssätt, forskarna upptäckte nästan alla single-ion-fel, utför mer än 5000 körningar av hela kodnings- och mätproceduren för ett antal olika kvanttillstånd. Dessutom, själva kodningen tycktes inte införa fel på flera joner samtidigt, en funktion som kan ha stavat undergång för feldetektering och korrigering i joner.
Även om resultatet är ett tidigt steg mot större kvantminnen och kvantdatorer, författarna säger att det visar potentialen för qubit -skyddssystem med instängda joner och banar väg mot feldetektering och så småningom felkorrigering i större skala.
