Calculatoarele cuantice se confrunta cu o problema majora: informatiile lor dispar in mod imprevizibil. Oamenii de stiinta au creat acum o noua metoda care poate masura aceasta pierdere de peste 100 de ori mai repede decat inainte. Prin urmarirea schimbarilor aproape in timp real, cercetatorii pot vedea in sfarsit ce nu merge bine in aceste sisteme. Acesta se anunta a fi un pas important catre transformarea computerelor cuantice in sisteme stabile si practice.
Computerele cuantice sunt calculatoare avansate, complexe ce folosesc principiile mecanicii cuantice pentru a rezolva probleme complexe mult mai rapid decat o fac computerele traditionale. Spre deosebire de calculatorul traditional, care foloseste biti binari (0,1), bitii cuantici, qubiti sunt folositi in locul lor, reprezentand ambele stari simultan. Calculele sunt realizate simultan, nu secvential. Qubitii pot fi legati intre ei, ceea ce inseamna ca starea unui qubit depinde de starea celuilalt, de unde si puterea de procesare mai mare pe masura ce sunt adaugati mai multi qubiti.
Domeniile in care se pot utiliza computere cuantice sunt numeroase, de la descoperirea de medicamente noi la modelare financiara, inteligenta artificiala, probleme de optimizare complexe. Dar e nevoie de izolare completa, extrema pentru computerele cuantice, sensibilitatea la interferente e mare, asta ca sa nu apara erori in procesarea datelor, informatiilor.
Optimizarea avansata e printre cele mai mari avantaje, alaturi de viteza uriasa de procesare. Algoritmii cuantici pot analiza trilioane de variabile simultand, oferind solutii pentru logistica, planificare de rute, management eficient pentru lanturile de aprovizionare. Antrenarea Inteligentei Artificiale este mai rapida daca se folosesc computere cuantice, se recunosc mai usor tiparele, predictiile sunt mai rapide si deciziile se iau mai repede.
Criptografia cuantia si securizarea comunicarii devine avantaj cheie odata ce se folosesc computere cuantice. Quantum Key Distribution (QKD) ofera canale de comunicare foarte greu de „spart”, de afectat de orice incercare de hacking, detectarea oricarei intruziuni e imediata si foarte precisa. Spre deosebire de centrele de date care au nevoie de energie foarte multa, anumite computere cuantice si sisteme bazate pe ele pot rezolva probleme cu mult mai putina energie.
Una dintre marile probleme ale computerelor cuantice e pierderea de date. Qubitii sunt extrem de fragili si sensibili la mediu, fenomen denumit decoerenta. Orice fel de schimbare in mediu, radiatie, caldura, zgomot electromagnetic determina pierderea „starii cuantice”, de unde si erorile, datele corupte, distrugerea informatiei, si totul intamplat in milisecunde.
Qubitii sunt construiti din atomi sensibili, electroni ce au nevoie sa fie tinuti la zero absolut in orizontul de temperatura. Si mai grav este ca datele cuantice nu pot fi copiate si nu poate fi facut backup asa de usor. Informatia se pierde pentru totdeauna. Se tot acumuleaza erori la fiecare calcul si acuratetea nu mai exista, tot ce rezulta in urma calculelor nu se mai poate folosi deloc. Masurarea si citirea datelor duce la colapsul stari cuantice a qubitilor, cauzand pierderi mari de date la finele calculelor.
Singura modalitate de corectare a erorilor cuantice, la care se lucreaza, este folosirea unor qubiti fizici multipli pentru a actiona ca un qubit logic stabil, singur, unic, dar e nevoie de hardware foarte scump.
Recent, oamenii de stiinta au descoperit o metoda prin care sa urmareasca pierderile de date in timp real. Disparitia informatiei cuantice e acum masurata mai usor, instabilitatea computerelor cuantice ar putea avea pe viitor o rezolvare reala.
Norvegienii sunt cei mai preocupati de problema globala cu tot ce tine de computerele cuantice. Ei si-au dorit sa inteleaga si sa vada cat de repede se pierde informatia cuantica, pentru a imbunatati performantele sistemelor bazate pe computere cuantice.
Pana acum nu prea se stia cat de mult timp poti tine qubitii informatia pana sa o piarda. Dar norvegienii, in colaborare cu Niels Bohr Institute din Copenhagen, au dezvoltat o noua metoda de masurare. De acum se poate masura cu precizie cat timp dureaza pana se pierde informatia cuantica, cu viteza si acuratete de neimaginat pana in urma cu un an sau doi.
Viteza de detectare a pierderii de date e si de 100 de ori mai mare. In trecut dura 1 secunda sa se masoare cat timp ii ia informatiei cuantice sa dispara. 1 secunda e enorm de mult timp in lumea fizicii cuantice si computerelor cuantice. Cercetatorii au reusit insa sa masoare pierderea de informatie in 10 milisecunde si aproape in timp real.
Doar asa s-a putut observa si orice fel de schimbare subtila ce nu putea fi detectata inainte cu instrumente deja existente.
Noua descoperire poate schimba modul in care oamenii de stiinta testeaza si regleaza procesoarele cuantice. Prin intelegerea proceselor ce limiteaza performanta, cercetatorii pot sa se ocupe mai departe de stabilizarea si eficientizarea computerelor.
Pierderea de informatie cuantica nu e o noutate. Circuitele cuantice au fost analizate si ele, la fel si operatiunile implicate pentru procesarea informatiei intr-o maniera coordonata.
„Zgomotul” din fizica cuantica si computerele cuantice, din procesare impune o limita stricta legata de „profunzimea” unui circuit cuantic, deci cati pasi pot fi executati intr-o secventa. Zgomotul poate determina ca parti din circuit sa fie mai usor de simulat folosind computere clasice. Cu ajutorul analizei matematice s-a descoperit modul in care fiecare strat se misca prin circuit. Doar ultimii pasi din circuitele cuantice sunt importanti si afecteaza rezultatele.
Chiar si cand circuitele sunt construite sa fie foarte profunde, impactul operatiunilor de la inceput dispare. Deci rezultatele calculelor unui computer cuantic sunt determinate de ultimele straturi-zgomotul perturba procesul si memoria.
Prin urmare, un circuit profund afectat de zgomot se comporta la fel ca unul mai superficial. Daca se adauga mai multi pasi nu creste neaparat performanta, deoarece majoritatea pasilor anteriori nu mai contribuie in mod semnificativ. Simpla crestere a adancimii circuitului este putin probabil sa ofere rezultate mai bune pentru multe sarcini comune, in special cele bazate pe masuratori locale.
Circuitele zgomotoase pot parea antrenabile, dar acest lucru se datoreaza partial faptului ca zgomotul le-a redus deja complexitatea efectiva. Tratarea zgomotului ca pe o simpla estompare poate duce la asteptari nerealiste cu privire la adevaratele capacitati ale calculului cuantic.
