Průlom v kvantových počítačích: QLDPC kódy snižují potřebu qubitů

Kvantové počítače jsou jednou z nejslibnějších technologií budoucnosti, ale jejich praktické nasazení stále brzdí několik zásadních výzev. Jednou z nich je potřeba obrovského množství qubitů (kvantových bitů) pro provádění výpočtů a opravu chyb. Společnost Photonic Inc. nyní přichází s revolučním řešením – novou rodinou Quantum Low-Density Parity Check (QLDPC) kódů, které mohou snížit potřebu fyzických qubitů až 20x.

Co jsou QLDPC kódy?

QLDPC kódy jsou speciální typ kvantových kódů, které umožňují efektivní provádění výpočtů a zároveň opravu chyb. Tyto kódy jsou navrženy tak, aby pracovaly s mnohem menším počtem qubitů než tradiční metody, jako jsou například surface codes. Nová rodina kódů, nazvaná SHYPS, byla vyvinuta společností Photonic a představuje významný krok směrem k praktickému využití kvantových počítačů.

Jak QLDPC kódy fungují?

QLDPC kódy jsou založeny na principu nízké hustoty parity check, což znamená, že každý qubit je propojen pouze s několika dalšími qubity. Tento přístup umožňuje efektivní opravu chyb bez nutnosti používat obrovské množství qubitů. Matematicky lze tento princip popsat pomocí paritních rovnic, které kontrolují, zda jsou qubity v požadovaném stavu.

Například, pokud máme qubity \( q_1, q_2, q_3 \), paritní rovnice může vypadat takto:

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

Tato rovnice zajišťuje, že součet stavů qubitů je vždy sudý, což pomáhá odhalit a opravit chyby.

Proč je tento průlom důležitý?

Kvantové počítače jsou extrémně citlivé na chyby způsobené šumem a interferencemi z okolního prostředí. Abychom mohli provádět spolehlivé výpočty, je nutné tyto chyby detekovat a opravit. Tradiční metody opravy chyb však vyžadují obrovské množství qubitů, což ztěžuje jejich praktické nasazení.

Nové QLDPC kódy od Photonicu tento problém řeší tím, že snižují potřebu fyzických qubitů až 20x. To znamená, že místo milionů qubitů bychom mohli potřebovat pouze desetitisíce, což výrazně urychluje cestu k praktickému využití kvantových počítačů.

Výhody SHYPS kódů

• Efektivita: SHYPS kódy jsou navrženy tak, aby pracovaly s minimálním počtem qubitů.
• Modularita: Kódy mohou pracovat jak uvnitř modulů, tak mezi nimi, což je ideální pro distribuované systémy.
• Testování: Kódy byly důkladně testovány v simulacích, které potvrdily jejich praktickou použitelnost.

Co to znamená pro budoucnost kvantových počítačů?

Podle Davida Shawa, hlavního analytika společnosti Global Quantum Intelligence, tento průlom urychlí vývoj kvantových počítačů a přiblíží nás k jejich praktickému využití. “Implementace logiky vždy vypadala jako nejtěžší část vývoje lepších kódů. Tato nová práce to posunula na zcela novou úroveň,” uvedl Shaw.

Závěr

Práce společnosti Photonic představuje významný krok vpřed v oblasti kvantových počítačů. Díky novým QLDPC kódům se snižuje potřeba fyzických qubitů, což urychluje cestu k praktickému nasazení této technologie. Pro začátečníky v oboru je to skvělá zpráva – kvantové počítače se stávají o něco blíže realitě.

Tagy: #kvantové-počítače #error-correction #qlodpc-kódy #technologie #výzkum