Одна стратегия взятия компьютеров в совершенно новую сферу миниатюризации основывается на использовании незнакомых квантовых законов атомного мира. Квантовые компьютеры, которые могли быть чрезвычайно быстрее, чем сегодняшние машины, являются все еще в основном мечтой, и они могли остаться тот путь, если физики не могут найти способ препятствовать тому, чтобы хрупкая информация о кванте была испорчена.
Но теперь бригада показала в выпуске 7 сентября Physical Review Letters, что квантовые компьютеры могут идентифицировать ошибки и фиксировать их.Текущие «классические» компьютеры обрабатывают информацию как цифровые и ноли.
Но потому что квантовая частица может существовать в нескольких государствах сразу, квантовые компьютеры используют более богатую единицу информации, названной кубитом, смесью одной и ноля. Это смешивание позволяет множеству кубитов нести целое, обматывают чисел одновременно, так, чтобы компьютер мог действовать на обширный диапазон значений сразу, значительно ускоряя вычисление.
К сожалению, мимолетный атом может взаимодействовать с кубитом, заставляя часть его информации просочиться.Основная идея для исправления ошибок состоит в том, чтобы распространить информацию одного кубита в семью связанных кубитов так, чтобы, был должен любой быть испорченным, информация может все еще быть восстановлена от ее партнеров. Рэймонд Лэфлэймм и его коллеги Лос-Аламоса объединились с группой специалистов в ядерном магнитном резонансе (NMR), во главе с Дэвидом Кори из Массачусетского технологического института в Кембридже, для демонстрации этой схемы в группе молекул, где магнитная ориентация каждого ядра кодирует ноль и один (вниз).
Кори и бригада Лос-Аламоса проверили две молекулы: аланин, аминокислота и трихлорэтилен. Оба обеспечивают единственный информационный кубит плюс два соседних кубита контроля для исправления ошибок.
Сначала исследователи использовали пульс NMR для выравнивания всех трех молекул, затем оставили их во власти их окружающей среды. Странствующие атомы тогда толкали молекулы из положения. Когда исследователи перестроили все три молекулы с другим пульсом, ответ двух молекул контроля показал, какая ошибка вползла в информационный кубит. Та ошибка могла тогда быть исправлена с дополнительным пульсом. «Мы имели достаточно контроля, чтобы сделать правильную операцию и сохранить информацию о кванте», говорит Лэфлэймм.
Несмотря на то, что восторженный по поводу демонстрации принципа, исследователи подчеркивают, что это – просто первый шаг к полному квантовому исправлению ошибок. «Это – длинный путь с трех кубитов на квантовый компьютер, достаточно мощный для решения значительных проблем», говорит Питер Шор из AT&T Bell Labs.