יבמ הכריזה על פריצת דרך בתחום המיחשוב הקוונטי
30 אפריל, 2015
חברת יבמ פיתחה יכולת יכולת לאתר ולמדוד בו-זמנית שני סוגים שונים של שגיאות קוונטיות. תהליך זה חיוני כדי להשיג תוצאות אמינות בתהליך עיבוד קוונטי, ולייצר יחידות חישוב בקנה מידה גדול
חברת יבמ פיתחה יכולת יכולת לאתר ולמדוד בו-זמנית שני סוגים שונים של שגיאות קוונטיות. תהליך זה חיוני כדי להשיג תוצאות אמינות בתהליך עיבוד קוונטי, ולייצר יחידות חישוב בקנה מידה גדול
חברת יבמ דיווחה היום על שני חידושים משמעותיים המקרבים את היכולת הטכנולוגית לייצר מחשב קוונטי: יכולת לאתר ולמדוד בו-זמנית שני סוגים שונים של שגיאות קוונטיות, ותכנון של מעגל סיבית קוונטום שניתן להגדילה גם למימדים גדולים יותר.
מחשב קוונטי הינו רעיון הנחקר כבר יותר מ-30 שנה, ואם יצליח יאפשר להתגבר על מגבלות המיזעור של מוליכים למחצה. הרעיון מבוסס על שימוש בתכונות קוונטיות של חלקיקים בסיסיים. בפיסיקה של חלקיקים זעירים, אלקטרון יכול להיות במספר מצבים שונים בו-זמנית (בהתאם להסתברויות שונות). מכאן שמחשב קוונטי המבוסס על יחידת בסיס הנקראת קיוביט (Quantum Bit) יכול להיות בו-זמנית ב-2 בחזקת n (המספר n מייצג את מספר הקיוביטים במחשב) מצבים בו-זמנית – ולספק בבת אחת מספר עצום של תוצאות לבעיה חישובית נתונה.
הדבר מאפשר לבצע במהירות עצומה חישובים רבים בעלי אלגוריתם זהה, כמו למשל עיבוד תמונה, סימולציות ופיענוח צפנים. מחשבים קוונטיים פותחים אפשרויות חדשות בתחומי האופטימיזציה והסימולציה, אליהן לא ניתן להגיע באמצעות המחשבים המוכרים לנו כיום. אם אפשר יהיה לבנות מחשב קוונטי המשלב 50 סיביות קוונטיות בלבד (50qbit) הוא יהיה חזק מכל שילוב מצרפי של 500 מחשבי העל החזקים ביותר הפועלים כיום בעולם.
פריצת הדרך של יבמ פורסמה בגיליון האחרון של כתב העת Nature Communications. היא מבוססת על האפשרות לאבחן ולמדוד את שני הסוגים השונים של שגיאות קוונטיות (היפוך-סיבית – bit-flip, והיפוך מצב phase-flip), שיתרחשו במחשב קוונטי אמיתי. עד היום, אפשר היה להתמודד בכל מדידה רק עם סוג אחד מהשניים – אולם מעולם לא נמדדו השניים בו-זמנית. מדידה כזאת מהווה צעד חיוני על מנת לבנות מנגנון תיקון שגיאות קוונטיות, המהווה דרישה בסיסית בבניית מחשב קוונטי אמין בקנה מידה גדול.
כיצד לא לאבד את המידע
יבמ ייצרה מעגל קוונטי המבוסס על סריג רבוע של ארבע סיביות קוונטיות בעלות תכונות הולכת-על, הממוקמות על גבי שבב בגודל של רבע אינטש מרובע, ומאפשרות לאתר ולמדוד שגיאות קוונטיות בו-זמנית. אחד האתגרים הגדולים ביותר הניצבים בפני מדענים המבקשים לנצל את העוצמה הגלומה במחשוב קוונטי, נוגע לשליטה בחוסר העקביות המאפיין את התופעה הקוונטית, ובביטול השפעתה על מערכת המחשוב.
חוסר עקביות זה נובע מהיווצרות שגיאות חישוב, הנגרמות כתוצאה מהשפעה מצטלבת של גורמים דוגמת חום, קרינה אלקטרומגנטית ופגמים בחומר. השגיאות מהוות עניין משמעותי במיוחד במכונות קוונטיות, שכן המידע הקוונטי רגיש במיוחד לכל שגיאה כזו.
עבודות קודמות שהתבססו על מערך לינארי של סיביות קוונטיות, לא הצליחו להתמודד בו זמנית עם תופעות היפוך סיבית והיפוך מצב. התוצאות שהושגו במערך הקוונטי הרבוע של יבמ מעבירות את החוקרים מעבר למשוכה זו, בזכות האפשרות לאתר לראשונה בו זמנית את שני סוגי השגיאות הקוונטיות, באופן שאותו ניתן יהיה להרחיב גם למערכות גדולות יותר.
המידע הקוונטי רגיש במיוחד, משום שכל הטכנולוגיות המוכרות של סיביות קוונטיות חשופות לאבדן המידע בכל אינטראקציה עם חומר או קרינה אלקטרומגנטית. תיאורטית, ניתן לשמר את המידע לזמן ארוך משמעותית, באמצעות פיזור המידע בין סיביות קוונטיות רבות. "קוד שטח" (Surface Code) הוא טכניקה לשיטה ספציפית לתיקון שגיאות, המפזרת מידע קוונטי בין מספר גדול של סיביות קוונטיות.
פורסם בקטגוריות: חדשות , מדע , מחשבים ומערכות משובצות
כתבות נוספות העשויות לעניין אותך
