תיקון שגיאות קוונטי דורש קידוד מידע כך ששגיאות יזוהו לפני שהן הורסות את החישוב.המחקר מציע לבצע פעולות לוגיות בלי תלות במדידות במהלך ריצת האלגוריתם ובכך לאפשר ביצוע החישובים במספר קיוביטים סביר
אחת הסיבות שמחשבים קוונטיים עדיין לא הפכו לכלי חישוב כללי היא שהם רגישים מאוד לרעש: אינטראקציה קטנה עם הסביבה, או שגיאה זעירה בביצוע שער קריטי, יכולה להרוס חישוב. לכן תחום תיקון השגיאות הקוונטי (Quantum Error Correction, QEC) , הוא המפתח למחשב קוונטי שימושי. אבל תיקון שגיאות מתקדם נשען בדרך כלל על מדידות תכופות במהלך האלגוריתם, ועל “פיד־פורוורד”(feed-forward) – שינוי פעולות בהמשך בהתאם לתוצאה שנמדדה. זה מורכב טכנית, ולעיתים איטי, ופגיע לשגיאות נוספות.
מחקר חדש ב־Nature Communications מציג גישה אחרת: לבצע סט של פעולות לוגיות חסינות־שגיאות על קיוביטים מקודדים בלי מדידות באמצע החישוב. במקום למדוד כל הזמן, החוקרים מציגים “ארגז כלים” של פרוטוקולים שמאפשרים לבצע טלפורטציה לוגית, העברת מידע בין קודים (code switching) ושילוב אסטרטגיות קידוד כדי להשיג סט פעולות אוניברסלי. המשמעות: צמצום תלות במדידות בזמן אמת עשוי להקל על פלטפורמות מסוימות ולהקטין צווארי בקבוק תפעוליים . (Nature)
מה בעצם הראו, ולמה זה יותר מהדגמה נקודתית?
לפי המאמר והתקציר בפאבמד, הניסוי בוצע על מעבד קוונטי מבוסס יונים לכודים (trapped ions). . הם השתמשו בקודים לגילוי שגיאות (error-detecting codes) ולא בהכרח מתקנים באופן מלא בכל שלב — גישה שמאפשרת להציג פעולות לוגיות תוך שליטה במספר קיוביטים סביר.
הדגש במאמר הוא על רצף של רכיבים שמרכיבים יחד יכולת אוניברסלית: גם אם כל רכיב בנפרד נשמע טכני, החידוש הוא החיבור: טלפורטציה לוגית ללא מדידות באמצע האלגוריתם, העברת מידע בין קודים דו־ממדיים ותלת־ממדיים (כמו וריאנטים של color codes) , והשלמת סט שערים אוניברסלי באמצעות “הזרקת מצב”(state injection) .
מה זה אומר על הדרך למחשב קוונטי שימושי?
כדאי להיזהר: זו עדיין לא “הוכחת יתרון קוונטי” ולא מחשב כללי. אבל זה כן מסמן כיוון הנדסי: אם ניתן לבצע חלק מהתיקון/הגנה בלי מדידות ביניים, אפשר להפחית עומס על מערכות מדידה ובקרה, ולפעמים לשפר קצב פעולה.
בנוסף, יש כאן ערך קונספטואלי: בעשור האחרון התפתחה הבנה ש”אוניברסליות” במחשוב קוונטי חסין־שגיאות דורשת טריקים מורכבים כמו state injection ושילובים בין קודים. המחקר הזה מראה שאפשר לממש את השילוב באופן ניסויי, ובכך מקדם את השאלה “איך זה נראה בפועל” ולא רק “איך זה כתוב בתיאוריה”.
ולבסוף, גם אם הקורא אינו מתעמק בפרוטוקולים, אפשר לנסח את השורה התחתונה כך: מחשוב קוונטי ללא מדידות ביניים הוא ניסיון להפוך את תיקון השגיאות ליותר מעשי עבור חלק מהארכיטקטורות. אם בעתיד נראה פלטפורמות שבהן מדידות מהירות ואמינות הן החוליה החלשה, כיוון כזה עשוי להיות שווה הרבה.
עוד בנושא באתר הידען:
