سلام عاشقان فناوری! 🚀 دانشمندان در دانشگاه تسینحا به تازگی یک پیشرفت شگفتانگیز ارائه کردند که میتواند نحوه حفاظت از اطلاعات کوانتومی را تغییر دهد. تصور کنید که در برابر کویبتهای حساس، یک قلعه بسازید با استفاده از جعبه ابزار کدهای خطای کلاسیک—این تیم دقیقاً همین کار را انجام داد!
آنها یک دستورالعمل چندمنظوره ایجاد کردند که چندین کد ارتباطی کلاسیک را در یک کد اصلاح خطای کوانتومی (QECC) ترکیب میکند. این را مثل مخلوط کردن رنگهای پینت تصور کنید: هر کد کلاسیک یک رنگ اضافه میکند و با هم، یک صفحهی کوانتومی مقاوم میآرایند.
چرا این هیجانانگیز است؟ چون تقریباً تمام روشهای ساختی که در چارچوب استابلایزر داریم را پوشش میدهد—یک چارچوب اساسی برای کدهای کوانتومی عملی. وقتی فقط دو کد (D = 2) را استفاده کنید، روش آنها همان ساختار هِایپرگراف (HGP) معروف را بازتولید میکند، که صحت آن را در گسترهی وسیعی از کاربردها تأیید میکند. و وقتی به سه کد (D = 3) میپردازیم، این دستورالعمل مدلهای شبکهی سهبعدی، از جمله کد توریک و حتی یک مدل فراکتن، را در یک ساختار زیبا و متحد میکند.
با استفاده از کدهای تکراری ساده بهعنوان بلوکهای ساختمانی، پژوهشگران چهار حالت طراحی متفاوت (A–D) را بررسی کردند. آنها اندازهگیری کردند که ابعاد کد (تعداد کویبتهای منطقی که میتوانید ذخیره کنید) و فاصله (تعداد خطاهایی که کد میتواند اصلاح کند) با طولهای کدهای ورودی چگونه تغییر میکند. یافتههای کلیدی: بزرگترین مشترک تقسیمپذیری طولهای کد نقش مهمی در تعیین ابعاد دارد، در حالی که کوتاهترین طول عملگر منطقی فاصله را تعیین میکند. تعادلی ظاهر میشود—طولهای کد طولانیتر معمولاً باعث فاصله بالاتر میشوند اما ممکن است ابعاد را کاهش دهند.
بهعنوان مثال، حالت B ابعادی را ارائه میدهد که مستقیماً با GCD طولهای ورودی مرتبط است و فاصلهای دارد که توسط کوتاهترین عملگر منطقی تعیین میشود. حالت C، وقتی طولهای کد دارای عوامل مشترک هستند، عملگرهای منطقی جدیدی را نشان میدهد، با فاصله محدود به پنج، که نشان میدهد عوامل مشترک میتوانند پیچیدگی را اضافه کنند. در حالی که حالت D ابعاد را با معرفی یک بعد سوم بالا میبرد و وقتی طولها قابل تقسیم بر سه هستند، عملگرهای جدیدی معرفی میکند.
این همه به چه معناست برای محاسبات کوانتومی؟ با انتخاب دقیق و تنظیم کدهای کلاسیک زیرساختی، مهندسین میتوانند QECCها را به گونهای تنظیم کنند که تعادلی میان اصلاح خطا قوی (فاصله بالا) و ذخیرهسازی داده قابل توجه (ابعاد بالا) برقرار شود. انعطافپذیری این روش همچنین در مسیر کشف مدلهای شبکهی ناشناخته، احتمالاً راه را برای کدهای قدرتمندتر باز میکند.
بهطور خلاصه: این کار ابزارک کاملی برای ساخت کدهای اصلاح خطای کوانتومی ارائه میدهد، مدلهای نظری مختلف را متحد میکند و مسیر واضحی برای بهینهسازی عملکرد میدهد. این یک گام بزرگ در مسیر ماشینهای کوانتومی بدون خطا است.
برای مطالعه کامل ریاضیات و شبیهسازیهایی که این پیشرفت را پشتیبانی میکنند، مقاله کامل پژوهش را بررسی کنید: مقاله Quantum Zeitgeist
