Prielom v kvantových počítačoch: QLDPC kódy znižujú potrebu qubitov

Kvantové počítače sú jednou z najsľubnejších technológií budúcnosti, ale ich praktické nasadenie stále brzdí niekoľko zásadných výziev. Jednou z nich je potreba obrovského množstva qubitov (kvantových bitov) na vykonávanie výpočtov a opravu chýb. Spoločnosť Photonic Inc. teraz prichádza s revolučným riešením – novou rodinou Quantum Low-Density Parity Check (QLDPC) kódov, ktoré môžu znížiť potrebu fyzických qubitov až 20x.

Čo sú QLDPC kódy?

QLDPC kódy sú špeciálny typ kvantových kódov, ktoré umožňujú efektívne vykonávanie výpočtov a zároveň opravu chýb. Tieto kódy sú navrhnuté tak, aby pracovali s oveľa menším počtom qubitov ako tradičné metódy, ako sú napríklad surfácia codes. Nová rodina kódov, nazvaná SHYPS, bola vyvinutá spoločnosťou Photonic a predstavuje významný krok smerom k praktickému využitiu kvantových počítačov.

Ako QLDPC kódy fungujú?

QLDPC kódy sú založené na princípe nízkej hustoty parity check, čo znamená, že každý qubit je prepojený iba s niekoľkými ďalšími qubitmi. Tento prístup umožňuje efektívnu opravu chýb bez nutnosti používať obrovské množstvo qubitov. Matematicky je možné tento princíp popísať pomocou paritných rovníc, ktoré kontrolujú, či sú qubity v požadovanom stave.

Napríklad, ak máme qubity \( q_1, q_2, q_3 \), paritná rovnica môže vyzerať takto:

\[ q_1 \oplus q_2 \oplus q_3 = 0 \]

Táto rovnica zaisťuje, že súčet stavov qubitov je vždy párny, čo pomáha odhaliť a opraviť chyby.

Prečo je tento prielom dôležitý?

Kvantové počítače sú extrémne citlivé na chyby spôsobené šumom a interferenciami z okolitého prostredia. Aby sme mohli vykonávať spoľahlivé výpočty, je nutné tieto chyby detekovať a opraviť. Tradičné metódy opravy chýb však vyžadujú obrovské množstvo qubitov, čo sťažuje ich praktické nasadenie.

Nové QLDPC kódy od Photonicu tento problém riešia tým, že znižujú potrebu fyzických qubitov až 20x. To znamená, že namiesto miliónov qubitov by sme mohli potrebovať iba desaťtisíce, čo výrazne urýchľuje cestu k praktickému využitiu kvantových počítačov.

Výhody SHYPS kódov

• Efektivita: SHYPS kódy sú navrhnuté tak, aby pracovali s minimálnym počtom qubitov.
• Modularita: Kódy môžu pracovať ako vo vnútri modulov, tak medzi nimi, čo je ideálne pre distribuované systémy.
• Testovanie: Kódy boli dôkladne testované v simuláciách, ktoré potvrdili ich praktickú použiteľnosť.

Čo to znamená pre budúcnosť kvantových počítačov?

Podľa Davida Shawa, hlavného analytika spoločnosti Global Quantum Intelligence, tento prielom urýchli vývoj kvantových počítačov a priblíži nás k ich praktickému využitiu. “Implementácia logiky vždy vyzerala ako najťažšia časť vývoja lepších kódov. Táto nová práca to posunula na úplne novú úroveň,” uviedol Shaw.

Záver

Práca spoločnosti Photonic predstavuje významný krok vpred v oblasti kvantových počítačov. Vďaka novým QLDPC kódom sa znižuje potreba fyzických qubitov, čo urýchľuje cestu k praktickému nasadeniu tejto technológie. Pre začiatočníkov v odbore je to skvelá správa – kvantové počítače sa stávajú o niečo bližšie k realite.

Tagy: #kvantové-počítače #error-correction #qlodpc-kódy #technológia #výskum