Làm thế nào để chúng ta ngăn chặn tiếng ồn lượng tử trong một máy tính lượng tử?
Vâng, về mặt kỹ thuật, câu trả lời là (ít nhất là đối với hầu hết các hệ thống): chúng tôi sử dụng nhiệt độ thấp đến mức nực cười (lạnh hơn nhiều so với không gian), chúng tôi che chắn mọi thứ (hoặc ít nhất có thể), có thể gây ra bất kỳ tiếng ồn nào (sóng radio, chẳng hạn như tín hiệu điện thoại hoặc ánh sáng, từ trường, ...), chúng tôi làm mọi cách để loại bỏ các hạt trên chip của chúng tôi, có thể tương tác với hệ thống của chúng tôi và chúng tôi cực kỳ cẩn thận, rằng các kết nối (ví dụ như cáp, sợi quang và v.v.) môi trường (dòng điều khiển và đọc) mang ít tiếng ồn nhất có thể.
Nhưng điều đó sẽ không đủ để chạy một Shor có liên quan. Để hiểu những gì chúng ta có thể làm, hãy hiểu:
Tiếng ồn lượng tử là gì?
Tiếng ồn có mặt trong tất cả các hệ thống - máy tính cổ điển của bạn cũng vậy. Tuy nhiên, trong các máy tính cổ điển, điều này chỉ có thể biểu hiện theo một cách: thay vào đó, một bit nên ở một trạng thái (nói 1) hóa ra là ở trạng thái khác (nói 0). Điều này khá dễ để sửa: chúng ta chỉ cần chạy song song một vài lần và kiểm tra mọi lúc nếu một trong số chúng bị tắt và sửa lỗi (giả sử đa số là đúng) *. Vì vậy, chúng tôi, tất nhiên cố gắng ngăn tiếng ồn, nhưng quan trọng hơn, chúng tôi sửa cho nó!
Tiếng ồn lượng tử hóa ra phức tạp hơn nhiều. Làm sao vậy Nói chung, trạng thái của một bit lượng tử (qubit) có thể được mô tả như một điểm trên một hình cầu (thường được gọi là hình cầu bloch). Tiếng ồn bây giờ có thể di chuyển điểm này ở đâu đó dọc theo quả cầu (hoặc trên thực tế làm cho quả cầu nhỏ hơn). Nhưng chúng ta vẫn có thể áp dụng sửa lỗi tương tự mà chúng ta đã sử dụng cho máy tính cổ điển phải không? Không! Phần khó khăn của điện toán lượng tử là, chúng ta chỉ có thể chọn các điểm trên quả cầu và tìm hiểu xem cái nào gần với * hơn. Ngoài ra, chúng tôi chiếu trạng thái của qubit vào giá trị đó - vì vậy giá trị thực sự trở thành giá trị chúng tôi đo được, bất kể đó là giá trị nào trước đó. Điên rồi phải không? Vâng, đó là cơ học lượng tửcho bạn. Vì vậy, chúng ta không thể đơn giản so sánh các tính toán trong khi chạy nó như trước đây, bởi vì điều đó sẽ phá hủy tính toán của chúng ta!
Sửa lỗi lượng tử để giải cứu?
Chà, hóa ra việc sửa lỗi lượng tử thực sự có thể thực hiện được thông qua một vài thủ thuật (rất khó để giải thích ở đây - vì vậy chỉ vì cảm giác vì lợi ích: chúng ta đo theo một cách hơi khác thay vào đó, cho phép chúng ta chỉ đo thời tiết hai qubit là Tương tự ở một khía cạnh nào đó hay không. Một lần nữa, nếu chúng ta đo lường rằng chúng giống nhau, chúng ta đã dự đoán chúng giống nhau, nếu không chúng ta có thể sửa. Cụm từ quan trọng là ở một khía cạnh nào đó , vì vậy chúng ta phải làm điều này cho một số loại các lỗi có thể xảy ra và sau đó cố gắng giải đố những gì thực sự đã xảy ra với qubit). Tuy nhiên, để nó hoạt động, chúng ta cần một máy tính lượng tử có rất ít tiếng ồn để bắt đầu (xem thêm "Tại sao các giao thức sửa lỗi chỉ hoạt động khi tỷ lệ lỗi đã thấp đáng kể để bắt đầu? "), có thể nói chuyện (được ghép nối) với nhau và chúng ta thường có đủ quyền kiểm soát. Ngay bây giờ, không ai có thể hoàn thành đủ tất cả các yêu cầu này cùng một lúc (riêng biệt trên hệ thống khác nhau mà họ đã đạt được).
* Vâng đó không chính xác là cách nó hoạt động, nhưng đại khái.