Enheten forskerne har brukt i forsøkene. Man ser tydelig de ni qubitene til enheten. Hver qubit samhandler med naboene for å beskytte dem mot feil. (Bilde: Google)

Feilkorrigering

Ett skritt nærmere kvantedatamaskiner

Forskere har løst et vesentlig problem.

Kvantedatamaskiner skal, i alle fall i teorien, kunne utføre visse beregninger langt raskere enn det som mulig med dagens datamaskinteknologi. Men det er fortsatt flere alvorlige problemer som må løses før brukbare kvantedatamaskiner blir en realitet.

Feilkorrigering

I går kunngjorde Google at noen av selskapets forskere, i samarbeid med forskere ved University of California, Santa Barbara, har demonstrert en løsning på et avgjørende problem knyttet til påliteligheten til slike datamaskiner.

I kvantedatamaskiner består er den grunnleggende informasjonsbæreren qubits, en enhet for kvanteinformasjon. Et problem med slike qubits, er at de alltid har vært utsatt for feil. Dette skyldes at de lett påvirkes av endringer eller støy i omgivelsene. Dette fører til minnefeil og regnefeil.

Ifølge Google har selv det å få et lite antall qubits til opptre feilfritt under gjentatte kvantelogikk-operasjoner vært svært vanskelig. Derfor anser i alle fall Google det som et gjennombrudd når de nå greid å utvikle løsninger for nettopp dette problemet.

I en forskningsartikkel utgitt av Nature beskriver forskerne en halvledende kvantekrets med ni qubits, som for første gang er i stand til å oppdage og beskytte hverandre mot bitfeil. Denne kvantefeilkorrigeringen motvirker minnefeil ved å ta i bruk det forskerne omtaler som en serie nøye koreograferte, logisk operasjoner utført på qubits, for å oppdage hvor feil har oppstått.

Endres ved avlesning

I en vanlig datamaskin kan data uten vanskeligheter avleses og overvåkes direkte. I en kvantedatamaskin vil det å måle en qubit direkte føre til at tilstandene for sammenfiltring og superposisjon kollapser. Dette er kvanteelementer som er vesentlige når kvantedatamaskiner gjør beregninger.

Det forskerne har gjort er å innføre ytterligere noen qubits, for å gjøre målinger. Ved hjelp av en serie med kvantelogikk-operasjoner som registrerer tilstanden til parvise kombinasjoner data-qubitene og måle-qubitene, kan man ved hjelp av forsiktig kryssjekking hente ut nok informasjon til å oppdage feil, uten at informasjonen i noen av qubitene endres. Metoden som benyttes involverer bruk av kvantelogiske XOR-porter.

Feilkorrigeringen er basert på at måle-qubitene kan oppdage feil i data-qubitene ved hjelp av kvantelogiske XOR-porter.
Feilkorrigeringen er basert på at måle-qubitene kan oppdage feil i data-qubitene ved hjelp av kvantelogiske XOR-porter. Bilde: Google
 

Skalerer

Forskerne har også observert at feilkorreksjonen funger bedre desto flere qubits som benyttes, i alle fall opp til dagens ni, hvorav fem er av datatypen og fire brukes til måling. Dermed mener de at man nå kan begynne å legge til flere qubits til systemet.

Det understrekes dog at det gjenstår mange utfordringer, både ved denne metoden og ved utviklingen av kvantedatamaskiner generelt.

Til toppen