Kvanttitietokoneiden suurin ongelma virheiden korjaamisessa on kohina. QMM-tekniikka saavuttaa 94 %:n tarkkuuden käyttämällä kymmenen kertaa vähemmän kubitteja kuin perinteiset menetelmät.
Jotkut asiantuntijat uskovat, että kaikki kvanttitietokoneiden alalla tehtävä työ on turhaa. Yksi kvanttitietokoneita kriittisimmistä tiedeyhteisön jäsenistä on israelilainen matemaatikko Gil Kalai, joka on professori Yalen yliopistossa. Tämän tutkijan mukaan kvanttijärjestelmien tilojen määrän ja monimutkaisuuden kasvu johtaa siihen, että ne alkavat käyttäytyä kuten klassiset tietokoneet, jolloin kvanttitietokoneiden ylivoima katoaa.
Tiedeyhteisön yksimielisen tuen puuttuminen ei kuitenkaan saa himmentää monien tutkimusryhmien, joista osa toimii espanjalaisissa instituutioissa kuten CSIC ja osa on integroitunut erittäin resursseja omaaviin yrityksiin kuten IBM, Google tai Intel, tekemää työtä ja merkittäviä edistysaskeleita. Kuten odottaa saattaa, nämä yritykset väittävät, että kauan odotettu virheenkorjaus tulee kvanttitietokoneisiin ja mahdollistaa niiden käytön paljon nykyisiä prototyyppejä laajemmassa ongelmakentässä.
Terra Quantum panostaa kvanttigravitaatioon virheiden korjaamiseen
Kvanttitietokoneiden suurin ongelma virheiden korjaamisessa on kohina, jolla tarkoitetaan häiriöitä, jotka voivat muuttaa kubittien sisäistä tilaa ja aiheuttaa laskentavirheitä. Monet kvanttitietokoneiden kehittämiseen osallistuvat tutkimusryhmät ovat valinneet strategian, jossa kubittien suorittamia operaatioita seurataan virheiden havaitsemiseksi ja korjaamiseksi reaaliajassa. Ongelmana on, että käytännössä tämä strategia on erittäin haastava.
Loogiset kubitit ovat keino ratkaista ongelma, joka liittyy äänekkäiden ja siten virheille alttiiden fyysisten kubittien käyttöön. Jokainen looginen kubitti rakennetaan abstraktisti useiden fyysisten kubittien päälle siten, että yksi looginen kubitti koodaa yhden kvanttitiedon kubitin, mutta redundanssilla. Juuri tämä redundanssi mahdollistaa fyysisissä kuuteissa esiintyvien virheiden havaitsemisen ja korjaamisen.
Sveitsiläisen Terra Quantum -yrityksen tutkijoiden ehdottama virheenkorjausstrategia ei ole vaihtoehto äsken tarkastelemillemme ratkaisuille, vaan niiden täydennys. Itse asiassa, kuten he selittävät Advanced Quantum Technologies -lehdessä julkaistussa artikkelissaan, heidän QMM-tekniikkansa (Quantum Memory Matrix) vähentää virheitä jopa 35 % nykyisissä kvanttiprosessoreissa. Lisäksi se saavuttaa 94 %:n tarkkuuden käyttämällä kymmenen kertaa vähemmän kuubeja kuin tavanomaiset menetelmät. Tärkeä huomautus: Terra Quantumin tieteellinen artikkeli on vertaisarvioitu.
Terra Quantum on testannut QMM-tekniikkaansa IBM:n suprajohtavissa prosessoreissa, ja se toimii. Se vaatii vain kvanttipiirin lisäämisen, joka ei muuta prosessorin arkkitehtuuria, vaikka se onkin hyvin nerokas. Itse asiassa sen toiminta on inspiroitu kvanttigravitaation periaatteesta, jonka mukaan avaruus-aika-jatkumo voidaan kuvata äärellisen ulottuvuuden muistisolujen verkostona.
Kyseessä on tosin monimutkainen idea, mutta tärkeintä on, että tiedämme, että juuri tämä teoreettinen käsite on innoittanut Terra Quantumin tutkijat suunnittelemaan kvanttipiirin virheiden korjaamiseen. Joka tapauksessa tämä innovaatio liittyy IBM:n, MIT:n ja muiden organisaatioiden ponnisteluihin, jotka kutsuvat meitä katsomaan kvanttitietokoneiden tulevaisuutta hyvin kohtuullisella optimismilla.
