```html
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Waandishi: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Neereja Sundaresan Theodore J. Yoder Youngseok Kim Muyuan Li Edward H. Chen Grace Harper Ted Thorbeck Andrew W. Cross Antonio D. Córcoles Maika Takita Muhtasari Urekebishaji wa hitilafu wa Quantum unatolewa njia yenye matarajio ya kufanya hesabu za quantum zenye mwonekano wa juu. Ingawa utekelezaji kamili wa kutobagua kwa kanuni unabaki kutofikiwa, maboresho ya hivi karibuni katika vifaa vya kudhibiti na maunzi ya quantum huwezesha maonyesho yanayoongezeka ya operesheni muhimu za kurekebisha hitilafu. Hapa, tunafanya urekebishaji wa hitilafu wa quantum kwenye qubits zinazounganishwa katika gridi ya uzito wa hexagon. Tunachora qubit ya kimawazo yenye umbali wa tatu na kutekeleza raundi kadhaa za vipimo vya dalili visivyoweza kubagua ambavyo huruhusu urekebishaji wa hitilafu yoyote moja kwenye saketi. Kwa kutumia maoni ya wakati halisi, tunafanya upya dalili na qubits za bendera kwa masharti baada ya kila mzunguko wa uchimbaji wa dalili. Tunaripoti hitilafu ya kimawazo inayotegemea kurekebisha, na wastani wa hitilafu ya kimawazo kwa kipimo cha dalili katika msingi wa Z(X) wa ~0.040 (~0.088) na ~0.037 (~0.087) kwa kurekebisha na urekebishaji wa uwezekano wa juu zaidi, mtawalia, kwenye data iliyochaguliwa baada ya kuvuja. Utangulizi Matokeo ya hesabu za quantum yanaweza kuwa na hitilafu, katika mazoezi, kutokana na kelele kwenye maunzi. Ili kuondoa hitilafu zinazotokana, kanuni za urekebishaji wa hitilafu za quantum (QEC) zinaweza kutumiwa kuchora habari ya quantum katika digrii za uhuru zilizohifadhiwa, za kimawazo, na kisha kwa kurekebisha hitilafu haraka kuliko zinavyokusanyika kuwezesha hesabu zinazoweza kubagua (FT). Utekelezaji kamili wa QEC utahitaji uwezekano: maandalizi ya hali za kimawazo; utambuzi wa seti kamili ya milango ya kimawazo, ambayo inaweza kuhitaji maandalizi ya hali za uchawi; vipimo vya mara kwa mara vya dalili; na urejesho wa dalili kwa ajili ya kurekebisha hitilafu. Ikiwa itafanikiwa, viwango vya hitilafu za kimawazo vinapaswa kuwa chini ya viwango vya hitilafu za kimwili za msingi, na kupungua kwa umbali wa kanuni unaoongezeka hadi maadili madogo. Kuchagua kanuni ya QEC kunahitaji kuzingatia maunzi ya msingi na sifa zake za kelele. Kwa gridi ya hexagon yenye uzito ,  ya qubits, kanuni za QEC za mfumo ndogo  ni za kuvutia kwa sababu zinafaa kwa qubits zenye muunganisho uliopunguzwa. Kanuni zingine zimeonyesha ahadi kutokana na kiwango chao cha juu cha FT  au idadi kubwa ya milango ya kimawazo inayopita . Ingawa rasilimali zao za nafasi na muda zinaweza kusababisha kikwazo kikubwa kwa uwezekano, kuna njia za kuahidi kupunguza rasilimali za gharama kubwa zaidi kwa kutumia aina fulani ya upunguaji wa hitilafu . 1 2 3 4 5 6 Katika mchakato wa urejesho, urekebishaji uliofanikiwa unategemea sio tu utendaji wa maunzi ya quantum, lakini pia utekelezaji wa vifaa vya elektroniki vya udhibiti vinavyotumiwa kupata na kuchakata habari ya kawaida iliyopatikana kutoka kwa vipimo vya dalili. Kwa upande wetu, kuandaa qubits za dalili na bendera kupitia maoni ya wakati halisi kati ya mizunguko ya kipimo kunaweza kusaidia kupunguza hitilafu. Kwa kiwango cha urejesho, wakati baadhi ya itifaki zipo za kutekeleza QEC kwa usawa ndani ya mfumo wa FT , , kasi ambayo dalili za hitilafu zinapokelewa zinapaswa kuwa sawa na muda wao wa usindikaji wa kawaida ili kuepuka mkusanyiko unaoongezeka wa data ya dalili. Pia, baadhi ya itifaki, kama vile kutumia hali ya uchawi kwa lango la kimawazo   , zinahitaji matumizi ya maoni ya wakati halisi. 7 8 T 9 Hivyo, dira ya muda mrefu ya QEC haielekezi pande zote kwenye lengo moja la mwisho lakini inapaswa kuonekana kama mwendelezo wa kazi zinazohusiana kwa karibu. Njia ya majaribio katika maendeleo ya teknolojia hii itajumuisha onyesho la kazi hizi kwa pekee kwanza na mchanganyiko wao wa maendeleo baadaye, daima huku ikiboresha metriki zao zinazohusiana. Baadhi ya maendeleo haya yanaonekana katika maendeleo mengi ya hivi karibuni kwenye mifumo ya quantum kwenye majukwaa mbalimbali ya kimwili, ambayo yameonyesha au kukaribia vipengele kadhaa vya matakwa ya kompyuta ya quantum ya FT. Hasa, maandalizi ya hali ya kimawazo ya FT yameonyeshwa kwenye ioni , spins za nyuklia kwenye almasi  na qubits za superconducting . Mizunguko ya mara kwa mara ya uchimbaji wa dalili imeonyeshwa kwenye qubits za superconducting katika kanuni ndogo za kugundua hitilafu , , pamoja na urekebishaji wa sehemu wa hitilafu  pamoja na seti kamili (ingawa sio FT) ya milango ya qubit moja . Onyesho la FT la seti kamili ya lango kwenye qubits mbili za kimawazo liliripotiwa hivi karibuni kwenye ioni . Katika uwanja wa urekebishaji wa hitilafu, kumekuwa na utekelezaji wa hivi karibuni wa kanuni ya uso ya umbali-3 kwenye qubits za superconducting na urejesho  na uchaguzi wa baadae , pamoja na utekelezaji wa FT wa kumbukumbu ya quantum iliyolindwa kwa nguvu kwa kutumia kanuni ya rangi  na maandalizi ya hali ya FT, operesheni, na kipimo, pamoja na vibadilishaji vyake, vya hali ya kimawazo katika kanuni ya Bacon-Shor kwenye ioni , . 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 20 21 Hapa tunachanganya uwezo wa maoni ya wakati halisi kwenye mfumo wa qubit wa superconducting na itifaki ya urejesho wa uwezekano wa juu zaidi ambayo haijachunguzwa hapo awali kwa majaribio ili kuboresha uwezo wa kuishi wa hali za kimawazo. Tunaonyesha zana hizi kama sehemu ya operesheni ya FT ya kanuni ya mfumo ndogo , kanuni ya hexagon yenye uzito , kwenye processor ya quantum ya superconducting. Muhimu kwa kufanya utekelezaji wetu wa kanuni hii kuwa na uwezo wa kubagua ni qubits za bendera ambazo, zinapoonekana kuwa hazina sifuri, huonya mrekebishaji kuhusu hitilafu za saketi. Kwa kurudisha kwa masharti qubits za bendera na dalili baada ya kila mzunguko wa kipimo cha dalili, tunalinda mfumo wetu dhidi ya hitilafu zinazotokana na kutofautiana kwa kelele ndani ya kupungua kwa nishati. Zaidi ya hayo tunatumia mikakati ya hivi karibuni ya urejesho iliyoelezwa  na kuendeleza mawazo ya urejesho kujumuisha dhana za uwezekano wa juu zaidi , , . 22 1 15 4 23 24 Matokeo Kanuni ya Hexagon yenye Uzito na Mizunguko Mingi Kanuni ya hexagon yenye uzito tunayozingatia ni kanuni ya qubit   = 9 inayochora qubit ya kimawazo   = 1 yenye umbali   = 3 . Vikundi vya mizani ya   na   (ona Mchoro  a) na vibadilishaji vinatolewa na n k d 1 Z X 1 Vikundi vya vibadilishaji  ni vituo vya vikundi husika vya mizani . Hii inamaanisha kuwa vibadilishaji, kama bidhaa za waendeshaji wa mizani, vinaweza kupatikana kutoka kwa vipimo vya waendeshaji wa mizani pekee. Waendeshaji wa kimawazo wanaweza kuchaguliwa kuwa   =  1 2 3 na   =  1 3 7. XL X X X ZL Z Z Z  Waendeshaji wa mizani ya   (bluu) na   (nyekundu) (milinganyo. ( ) na ( )) yamewekwa kwenye qubits 23 zinazohitajika na kanuni ya hexagon yenye uzito ya umbali-3. Qubits za kanuni ( 1 −  9) zinaonyeshwa kwa manjano, qubits za dalili ( 17,  19,  20,  22) zinazotumiwa kwa vibadilishaji vya   kwa bluu, na qubits za bendera na dalili zinazotumiwa kwa vibadilishaji vya   kwa nyeupe. Utaratibu na mwelekeo ambao milango ya CX inatumiwa ndani ya kila sehemu ndogo (0 hadi 4) unatajwa na mishale iliyohesabiwa.    Mchoro wa saketi wa raundi moja ya kipimo cha dalili, pamoja na vibadilishaji vya   na  . Mchoro wa saketi unaonyesha uruhusuaji wa operesheni za lango kwa sambamba: zile zilizo ndani ya mipaka iliyowekwa na vizuizi vya ratiba (mistari dhabiti ya wima ya kijivu). Kwa kuwa muda wa kila lango la qubit mbili hutofautiana, ratiba ya mwisho ya lango imedhamiriwa na kupitisha kawaida ya saketi ya kawaida iwezekanavyo baadaye; baada ya hapo, upunguzaji wa nguvu huongezwa kwa qubits za data ambapo wakati unaruhusu. Operesheni za kipimo na urejesho hutenganishwa na operesheni zingine za lango na vizuizi ili kuruhusu upunguzaji sare wa nguvu kuongezwa kwa qubits za data zinazopumzika. Grafu za urejesho kwa raundi tatu za vipimo vya vibadilishaji vya ( )   na ( )   na kelele ya kiwango cha saketi huruhusu urekebishaji wa hitilafu za   na  , mtawalia. Nodi za bluu na nyekundu kwenye grafu zinahusiana na dalili za tofauti, wakati nodi nyeusi ni mpaka. Imesalia huashiria njia mbalimbali ambazo hitilafu zinaweza kutokea kwenye saketi kama ilivyoelezwa kwenye maandishi. Nodi zinawekwa na aina ya kipimo cha kibadilishaji (  au  ), pamoja na viambishi awali vinavyoonyesha kibadilishaji, na viambishi awali vinavyoonyesha raundi.   Imesalia nyeusi, inayotokana na hitilafu za Pauli   kwenye qubits za kanuni (na kwa hivyo ni saizi-2 tu), huunganisha grafu mbili kwenye   na  , lakini hazitumiki kwenye kurekebisha kwa njia ya kulinganisha.   . Hyperedges za saizi-4, ambazo hazitumiwi na kulinganisha, lakini hutumiwa katika kurekebisha uwezekano wa juu zaidi. Rangi ni kwa uwazi tu. Kutafsiri kila moja kwa wakati kwa raundi moja pia huzaa hyperedge halali (na mabadiliko fulani kwenye mipaka ya wakati). Pia haijaonyeshwa ni hyperedge zote za saizi-3. a Z X 1 2 Q Q Q Q Q Q Z X b X Z c Z d X X Z Z X e Y c d f Hapa tunazingatia saketi maalum ya FT, mbinu zetu nyingi zinaweza kutumiwa kwa ujumla na kanuni na saketi tofauti. Sehemu mbili ndogo za saketi, zilizoonyeshwa kwenye Mchoro  b, zimejengwa ili kupima waendeshaji wa mizani ya   na  . Saketi ya kipimo cha mizani ya   pia inapata habari muhimu kwa kupima qubits za bendera. 1 X Z Z Tunaandaa hali za kanuni katika hali ya kimawazo   () kwa kwanza kuandaa qubits tisa katika hali ya  () na kupima mizani ya   (mizani ya  ). Kisha tunafanya raundi   za kipimo cha dalili, ambapo raundi hujumuisha kipimo cha mizani cha   ikifuatiwa na kipimo cha mizani cha   (mtawalia, kipimo cha   ikifuatiwa na kipimo cha  ). Mwishowe, tunasoma qubits zote tisa za kanuni katika msingi wa   ( ). Tunafanya majaribio sawa kwa hali za awali za kimawazo  na  pia, kwa kuandaa tu qubits tisa katika  na  badala yake. X Z r Z X X Z Z X Algoriti za Kurekebisha Katika mpangilio wa kompyuta ya quantum ya FT, mrekebishaji ni algoriti inayochukua kama pembejeo vipimo vya dalili kutoka kwa kanuni ya kurekebisha hitilafu na kutoa urekebishaji kwa qubits au data ya kipimo. Katika sehemu hii tunaelezea algoriti mbili za kurekebisha: kurekebisha kwa kulinganisha kamili na kurekebisha uwezekano wa juu zaidi. Hypergraph ya kurekebisha  ni maelezo mafupi ya habari iliyokusanywa na saketi ya FT na kutolewa kwa algoriti ya kurekebisha. Inajumuisha seti ya vertices, au matukio yanayohisi hitilafu,  , na seti ya hyperedges  , ambayo huashiria uhusiano kati ya matukio yanayosababishwa na hitilafu kwenye saketi. Mchoro  c–f unaonyesha sehemu za hypergraph ya kurekebisha kwa ajili ya majaribio yetu. 15 V E 1 Kujenga hypergraph ya kurekebisha kwa saketi za kibadilishaji na kelele ya Pauli kunaweza kufanywa kwa kutumia simulizi za kawaida za Gottesman-Knill  au mbinu zinazofanana za kufuatilia Pauli . Kwanza, tukio linalohisi hitilafu huundwa kwa kila kipimo ambacho ni cha maamuzi katika saketi isiyo na hitilafu. Kipimo cha maamuzi   ni kipimo chochote ambacho matokeo yake   ∈ {0, 1} yanaweza kutabiriwa kwa kuongeza modulo mbili matokeo ya vipimo kutoka kwa seti  ya vipimo vya awali. Hiyo ni, kwa saketi isiyo na hitilafu, , ambapo seti  inaweza kupatikana kwa simulizi ya saketi. Weka thamani ya tukio linalohisi hitilafu kuwa   −  (mod2), ambayo ni sifuri (pia inaitwa kawaida) bila hitilafu. Kwa hivyo, kuona tukio linalohisi hitilafu ambalo si sifuri (pia linajulikana kama lisilo la kawaida) kunamaanisha kuwa saketi ilipata angalau hitilafu moja. Katika saketi zetu, matukio yanayohisi hitilafu ni vipimo vya qubit za bendera au tofauti ya vipimo vya baadaye vya kibadilishaji sawa (pia wakati mwingine huitwa dalili za tofauti). 25 26 M m m FM Ifuatayo, hyperedges huongezwa kwa kuzingatia hitilafu za saketi. Mfumo wetu una uwezekano wa hitilafu   kwa kila moja ya vipengele kadhaa vya saketi pC Hapa tunatofautisha operesheni ya utambulisho id kwenye qubits wakati wa muda ambapo qubits zingine zinapitia milango ya kitengo, kutoka kwa operesheni ya utambulisho idm kwenye qubits wakati wengine wanapitia kipimo na urejesho. Tunarejesha qubits baada ya kupimwa, huku tukiandaa qubits ambazo hazijatumiwa katika jaribio bado. Mwishowe cx ni lango la kudhibitiwa-hakuna, h ni lango la Hadamard, na x, y, z ni milango ya Pauli. (tazama Mbinu “IBM_Peekskill na maelezo ya majaribio” kwa maelezo zaidi). Maadili ya nambari ya   yameorodheshwa katika Mbinu “IBM_Peekskill na maelezo ya majaribio”. pC Mfumo wetu wa hitilafu ni kelele ya depolarizing ya saketi. Kwa hitilafu za kuandaa na kurejesha, Pauli   hutumiwa na uwezekano husika  init na  reset baada ya maandalizi ya hali bora. Kwa hitilafu za kipimo, Pauli   hutumiwa kwa uwezekano  kabla ya kipimo bora. Lango moja la kitengo (lango la qubit mbili)   hupata kwa uwezekano   moja ya tatu (kumi na tano) za hitilafu za Pauli zisizo za utambulisho kufuatia lango bora. Kuna nafasi sawa ya kutokea kwa hitilafu yoyote ya Pauli tatu (kumi na tano). X p p X C pC Wakati hitilafu moja hutokea kwenye saketi, husababisha baadhi ya matukio yanayohisi hitilafu kuwa yasiyo ya kawaida. Hii seti ya matukio yanayohisi hitilafu inakuwa hyperedge. Seti ya hyperedges zote ni  . Hitilafu mbili tofauti zinaweza kusababisha hyperedge sawa, kwa hivyo kila hyperedge inaweza kuonekana kama inawakilisha seti ya hitilafu, ambazo kila moja kwa kibinafsi husababisha matukio kwenye hyperedge kuwa yasiyo ya kawaida. Inayohusishwa na kila hyperedge ni uwezekano, ambao, kwa utaratibu wa kwanza, ni jumla ya uwezekano wa hitilafu katika seti. E Hitilafu pia inaweza kusababisha hitilafu ambayo, iliyoenezwa hadi mwisho wa saketi, inapingana na moja au zaidi ya waendeshaji wa kimawazo wa kanuni, na kuhitaji urekebishaji wa kimawazo. Tunadhania kwa ujumla kwamba kanuni ina   qubits za kimawazo na msingi wa waendeshaji 2  wa kimawazo, lakini tunakumbuka   = 1 kwa kanuni ya hexagon yenye uzito inayotumiwa katika jaribio. Tunaweza kufuatilia ni waendeshaji gani wa kimawazo hupingana na hitilafu kwa kutumia vector kutoka . Hivyo, kila hyperedge   pia huwekwa alama na moja ya vectors hizi , inayoitwa lebo ya kimawazo. Kumbuka kuwa ikiwa kanuni ina umbali wa angalau tatu, kila hyperedge ina lebo ya kimawazo ya kipekee. k k k h Mwishowe, tunakumbuka kuwa algoriti ya kurekebisha inaweza kuchagua kurahisisha hypergraph ya kurekebisha kwa njia mbalimbali. Njia moja tunayotumia kila wakati hapa ni mchakato wa kuondoa bendera. Vipimo vya bendera kutoka kwa qubits 16, 18, 21, 23 vinapuuzwa tu bila marekebisho yoyote kutumiwa. Ikiwa bendera 11 haina kawaida na 12 kawaida, tumia   kwa 2. Ikiwa 12 haina kawaida na 11 kawaida, tumia   kwa qubit 6. Ikiwa bendera 13 haina kawaida na 14 kawaida, tumia   kwa qubit 4. Ikiwa 14 haina kawaida na 13 kawaida, tumia   kwa qubit 8. Tazama kumbukumbu   kwa maelezo juu ya kwa nini hii inatosha kwa uwezekano wa kubagua. Hii inamaanisha kwamba badala ya kujumuisha matukio yanayohisi hitilafu kutoka kwa vipimo vya qubit za bendera moja kwa moja, tunachakata awali data kwa kutumia habari ya bendera kutumia marekebisho ya Pauli   ya kawaida na kurekebisha matukio yanayofuata yanayohisi hitilafu ipasavyo. Hyperedges kwa hypergraph iliyoondoa bendera zinaweza kupatikana kupitia simulizi ya kibadilishaji inayojumuisha marekebisho ya  . Acha   ionyeshe idadi ya raundi. Baada ya kuondoa bendera, saizi ya seti   kwa ajili ya majaribio ya msingi ya   (mtw) na   ni ∣ ∣ = 6  + 2 (mtw 6  + 4), kutokana na kupima vibadilishaji sita kwa raundi na kuwa na mbili (mtw nne) vibadilishaji vya awali vya hitilafu baada ya maandalizi ya hali. Saizi ya   ni sawa ∣ ∣ = 60  − 13 (mtw 60  − 1) kwa   > 0. Z Z Z Z 15 Z Z r V Z X V r r E E r r r Kwa kuzingatia hitilafu za   na   kando, tatizo la kupata urekebishaji wa hitilafu wa uzani mdogo kwa kanuni ya uso linaweza kupunguzwa hadi kupata kulinganisha kamili kwa uzani mdogo kwenye grafu . Vurekebishaji vya kulinganisha vinaendelea kuchunguzwa kwa sababu ya vitendo vyao  na matumizi yake mpana , . Katika sehemu hii, tunaelezea kurekebisha kwa kulinganisha kwa kanuni yetu ya hexagon yenye uzito wa umbali-3. X Z 4 27 28 29 Grafu za urejesho, moja kwa ajili ya hitilafu za   (Mchoro  c) na moja kwa ajili ya hitilafu za   (Mchoro  d), kwa kulinganisha kamili kwa uzani mdogo kwa kweli ni sehemu ndogo za hypergraph ya kurekebisha katika sehemu iliyotangulia. Hebu tuzingatie hapa grafu kwa ajili ya kurekebisha hitilafu za  , kwani grafu ya hitilafu   ni sawa. Katika kesi hii, kutoka kwa hypergraph ya kurekebisha tunaweka nodi   zinazoh X 1 Z 1 X Z VZ

Part of HackerNoon's growing list of open-source research papers, promoting free access to academic material.

Sauti hii imetolewa katika lugha asilia ya hadithi!

Ubunifu wa Kompyuta ya Quantum: Kusahihisha Makosa kwa Wakati Halisi

About Author

MAONI

HANG TAGS

MAKALA HII ILIWASILISHWA NDANI

Related Stories

Speed up Swift compile time

Master Crypto Security: Your Complete Guide to Safe Wallet Management

Details of the Aerial Voyage.—Kennedy silenced

Sweet Security Unveils First Unified Detection And Response Platform

Speed up Swift compile time

Master Crypto Security: Your Complete Guide to Safe Wallet Management

Details of the Aerial Voyage.—Kennedy silenced

Sweet Security Unveils First Unified Detection And Response Platform

Light-Mode

Classic

Newspaper

Minty

Dark-Mode

Neon Noir

Minty

HN StartUps