Bu aşırı kırılganlık, kuantum hesaplamanın umutsuz görünmesine neden olabilir. Ancak 1995 yılında uygulamalı matematikçi Peter Shor keşfetti kuantum bilgisini depolamanın akıllı bir yolu. Kodlamasının iki temel özelliği vardı. Birincisi, yalnızca bireysel kübitleri etkileyen hataları tolere edebildi. İkincisi, hataları oluştukça düzelten, bunların birikmesini ve hesaplamayı raydan çıkarmasını önleyen bir prosedürle geldi. Shor'un keşfi, kuantum hata düzeltme kodunun ilk örneğiydi ve bu kodun iki temel özelliği, tüm bu tür kodların tanımlayıcı özellikleridir.
İlk özellik basit bir prensipten kaynaklanmaktadır: Gizli bilgiler bölündüğünde daha az savunmasızdır. Casus ağlar da benzer bir strateji kullanıyor. Her casus bir bütün olarak ağ hakkında çok az şey biliyor, bu nedenle herhangi bir kişi yakalansa bile örgüt güvende kalıyor. Ancak kuantum hata düzeltme kodları bu mantığı en uç noktalara taşıyor. Bir kuantum casus ağında, tek bir casus hiçbir şey bilemez ama birlikte çok şey bilirler.
Her kuantum hata düzeltme kodu, kuantum bilgisini kolektif bir süperpozisyon durumunda birçok kubit boyunca dağıtmak için özel bir reçetedir. Bu prosedür, bir fiziksel kübit kümesini etkili bir şekilde tek bir sanal kübite dönüştürür. İşlemi geniş bir kübit dizisiyle birçok kez tekrarlayın; hesaplamaları gerçekleştirmek için kullanabileceğiniz birçok sanal kübit elde edeceksiniz.
Her sanal kübiti oluşturan fiziksel kübitler, o habersiz kuantum casusları gibidir. Bunlardan herhangi birini ölçtüğünüzde, parçası olduğu sanal kübitin durumu hakkında hiçbir şey öğrenemezsiniz; bu özellik, yerel ayırt edilemezlik olarak adlandırılır. Her fiziksel kübit hiçbir bilgiyi kodlamadığından, tek kübitlerdeki hatalar hesaplamayı bozmaz. Önemli olan bilgi bir şekilde her yerdedir, ancak belirli bir yerde yoktur.
Cubitt, “Bunu herhangi bir kübite bağlayamazsınız” dedi.
Tüm kuantum hata düzeltme kodları, kodlanmış bilgi üzerinde herhangi bir etki yaratmadan en az bir hatayı absorbe edebilir, ancak hatalar biriktikçe eninde sonunda hepsi başarısızlığa uğrayacaktır. Kuantum hata düzeltme kodlarının ikinci özelliği tam da burada devreye giriyor: gerçek hata düzeltme. Bu, yerel ayırt edilemezlik ile yakından ilgilidir: Bireysel kübitlerdeki hatalar hiçbir bilgiyi yok etmediği için, her zaman mümkündür. herhangi bir hatayı tersine çevir her bir kurala özel belirlenmiş prosedürler kullanılarak.
Geziye Alındı
Zhi LiKanada, Waterloo'daki Çevre Teorik Fizik Enstitüsü'nde doktora sonrası araştırmacı olan Dr., kuantum hata düzeltme teorisi konusunda oldukça bilgili idi. Ancak meslektaşıyla konuşmaya başladığında bu konu aklından çok uzaktaydı. Latham Boyle. 2022 sonbaharıydı ve iki fizikçi Waterloo'dan Toronto'ya bir akşam servisindeydi. O zamanlar Toronto'da yaşayan ve şu anda Edinburgh Üniversitesi'nde çalışan, periyodik olmayan döşemeler konusunda uzman olan Boyle, genellikle yoğun trafiğe sıkışan servis yolculuklarında tanıdık bir yüzdü.
Boyle, “Normalde çok perişan olabilirler” dedi. “Bu tüm zamanların en iyisiydi.”
O vahim akşamdan önce Li ve Boyle birbirlerinin çalışmalarından haberdardı ama araştırma alanları doğrudan örtüşmüyordu ve hiçbir zaman bire bir konuşma yapmamışlardı. Ancak ilgisiz alanlardaki sayısız araştırmacı gibi Li de periyodik olmayan döşemeleri merak ediyordu. “İlgilenmemek çok zor” dedi.
Kaynak bağlantısı