Computerele cuantice promit să revoluționeze lumea tehnologiei, dar până acum au fost ținute pe loc de o problemă aparent banală: erorile. Spre deosebire de computerele clasice, unde datele pot fi stocate și procesate cu o precizie remarcabilă, computerele cuantice lucrează cu qubiți – unități extrem de sensibile la orice fel de interferență sau „zgomot”. Oricât de fascinant ar suna, această sensibilitate face ca rezultatele să fie, uneori, nesigure.
Pentru a rezolva această provocare, cercetătorii au creat așa-numiții qubiți logici. Aceștia nu sunt qubiți individuali, ci grupuri de qubiți fizici, conectați inteligent pentru a putea detecta și corecta greșelile care apar în timpul calculelor. În teorie, cu cât aloci mai mulți qubiți fizici unui qubit logic, cu atât cresc șansele de a „prinde” și corecta erorile. Dar există și o capcană: dacă hardware-ul nu este suficient de bun, adăugarea de mai mulți qubiți poate, de fapt, să crească riscul de eroare, nu să-l scadă.
În ultimii ani, unele companii au reușit să depășească acest prag critic, numit „punctul de echilibru” (breakeven). Practic, au ajuns în situația în care, pentru prima dată, adăugarea de qubiți fizici în jurul unui qubit logic chiar reduce rata totală de eroare. Totuși, până de curând, aceste îmbunătățiri au fost modeste, iar pentru a ajunge la un nivel suficient de mic al erorilor, ar fi fost nevoie de un număr imens de qubiți – mult peste ce permite tehnologia actuală.
Anunțul recent al companiei Quantinuum aduce o rază de speranță. Ei au demonstrat că hardware-ul lor de ultimă generație poate depăși cu mult acest punct de echilibru: la fiecare pas, atunci când au crescut „dimensiunea” qubitului logic (adică au adăugat mai mulți qubiți fizici), rata de eroare a scăzut chiar și de zece ori pentru anumite măsurători. Este o performanță care arată că tehnologia începe să se maturizeze și că, în viitor, ar putea fi posibil să rulăm algoritmi cu adevărat complecși pe computere cuantice.
Dar cum funcționează, de fapt, această corectare a erorilor? Simplificând mult, fiecare qubit logic se bazează pe o rețea de qubiți fizici, unii responsabili cu stocarea datelor, alții cu măsurarea și supravegherea. Aceștia sunt „înnodați” între ei printr-un tip special de legătură numită entanglement (înlănțuire cuantică), care permite sistemului să detecteze și să localizeze rapid orice anomalie. Există mai multe „coduri” de corectare a erorilor, fiecare cu propriile reguli și moduri de organizare. O caracteristică importantă este „distanța” codului – adică numărul de erori pe care sistemul îl poate gestiona simultan fără să piardă informația.
Cercetătorii testează performanța acestor coduri mărind treptat distanța: încep cu o configurație minimă, apoi adaugă qubiți fizici și măsoară dacă rata de eroare scade. Dacă hardware-ul este suficient de bun, fiecare pas suplimentar aduce o reducere clară a erorilor. În cazul Quantinuum, această scădere a fost impresionantă, semnalând că am intrat într-o etapă nouă, în care computerele cuantice pot fi nu doar promițătoare, ci și fiabile.
Deși drumul până la un computer cuantic care să depășească clar performanța celor clasice este încă lung, aceste progrese ne dau motive serioase de optimism. Corectarea eficientă a erorilor ar putea fi cheia care descuie viitorul calculului cuantic – iar fiecare pas înainte ne apropie de momentul când aceste mașini vor schimba lumea.
Sursa: Ars Technica
Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România
Leave a Reply