Máy tính lượng tử thực sự đang ở giai đoạn trứng nước. Nếu bạn đã tạo ra một vài cổng logic với các ống trở lại vào những năm 1930, sẽ rất khó để dự đoán tất cả các cách chúng ta sẽ sử dụng máy tính ngày nay. Tuy nhiên, có lẽ bạn có thể đoán được ít nhất một số vấn đề sẽ nằm trong tương lai. Một trong những điều chúng ta khá chắc chắn sẽ hạn chế phát triển máy tính lượng tử là sửa lỗi.
Theo như chúng ta biết, mỗi qubit lượng tử chúng ta đã đưa ra cho đến nay rất dễ bị tổn thương và dễ bị lỗi ngẫu nhiên. Đó là lý do tại sao mọi thiết kế chức năng ngày nay kết hợp một số loại QEC – sửa lỗi lượng tử. Tất nhiên, sửa đổi lỗi không phải là tin tức. Chúng tôi sử dụng tất cả thời gian trên các phương tiện lưu trữ hoặc kênh liên lạc không đáng tin cậy và bộ nhớ có độ tin cậy cao. Vấn đề là, bạn không thể sao chép trực tiếp một qubit (một bit lượng tử), do đó rất khó sử dụng các kỹ thuật sửa đổi lỗi tiêu chuẩn với qubits.
Rốt cuộc, toàn bộ điểm đến Qubit là chúng ta không đo nó cho đến khi kết thúc tính toán, giống như mèo của Schrödinger, niêm phong số phận của nó. Vì vậy, nếu bạn đã “đọc” một loạt các qubits để tạo thành một tổng kiểm tra hoặc CRC, bạn sẽ phá hủy bản chất lượng tử của chúng trong quá trình làm cho máy tính của bạn không hữu ích lắm. Bạn thậm chí không thể sao chép một chút để sử dụng một cái gì đó giống như ba lần dự phòng. Dường như không có cách nào để thực tế nhân đôi qubit.
Peter Schor đã đưa ra một câu trả lời. Thay vì sao chép một qubit trực tiếp, máy tính có thể lây lan một qubit logic trên chín qubit thực tế. Sau đó, có thể tìm ra nếu có lỗi Qubit vật lý duy nhất bằng thuật toán phức tạp. Nghiên cứu sau này đã giảm số lượng qubit yêu cầu xuống năm, dường như là giới hạn lý thuyết.
Hãy tưởng tượng nếu CPU 32 bit của bạn chỉ có thể quản lý sáu bit. Đó là ít hơn một thập niên 8080. Vì vậy, hãy nghĩ về sự phấn khích trong năm 2018 khi các nhà khoa học tuyên bố rằng họ đã tìm thấy một lớp qubits copicologô dựa trên QuirGandana Zero-Mode (MZM) QuasiParticle – đây là những fermions là những chú chó nhỏ của chúng. Rất nhiều chuyên gia cảm thấy như qubits copicô là tương lai của các máy tính lượng tử chức năng vì thay vì mã hóa thông tin ở các trạng thái lượng tử dễ bị tổn thương, một máy tính tôpô miễn nhiễm với các lỗi ngẫu nhiên mà các máy tính lượng tử hiện tại.
Thông báo Majorana.
Đại học Công nghệ Delft tuyên bố họ đã tạo ra MZMS trong các dây nano Antimonide indium. Năm sau Microsoft, một công ty muốn ủng hộ kiến trúc điện toán lượng tử cổ điển, đã mở một trung tâm nghiên cứu trong khuôn viên trường học.
Âm thanh tuyệt vời, phải không? Một nhà nghiên cứu từ Đại học Pittsburgh đã đọc về sự phát triển trong tạp chí Nature, một tạp chí khoa học được kính trọng. Ông và một đối tác ở Úc đã làm việc tương tự và yêu cầu dữ liệu thô từ nhóm Delft.
Những gì họ tìm thấy là đáng ngạc nhiên. Một số bài viết Delft có vẻ lý tưởng và có vẻ như có thể một số đồ thị đã bị thao túng. Dữ liệu không hỗ trợ kết luận đã được loại trừ mà không có lý do rõ ràng và xử lý tất cả dữ liệu kể một câu chuyện khác. Người đứng đầu dự án Delft xem lại dữ liệu và vào năm 2021 yêu cầu thiên nhiên rút lại giấy và xuất bản một lời xin lỗi.
Theo một bài viết ở Quanta, một ủy ban độc lập đã kết luận rằng bài báo không cố tình lừa đảo, nhưng lưu ý: “Các tác giả đã tự lừa dối bản thân bằng cách phóng to chỉ với kết quả cho họ thấy những gì họ hy vọng sẽ thấy.”
Quá trình xem xét là chính nó khá khó khăn
Bạn muốn nghĩ rằng đánh giá ngang hàng sẽ bắt được những thứ như thế này, nhưng sự thật là, không có nhiều đồng nghiệp ở độ sâu nghiên cứu này. Đánh giá ngang hàng không phải lúc nào cũng rất tuyệt vời, dù sao đi nữa. Đã có một số trường hợp phổ biến của những người nộp giấy tờ ngẫu nhiên hoặc vô nghĩa vào các tạp chí và có họ được xuất bản. Ngay cả thiên nhiên đã làm sai lệch các bài báo được chấp nhận trước đó và không chỉ một lần nữa. Ở phía đối diện của quy mô, bài báo đột phá của Enrico Fermi khi phân rã beta đã bị từ chối cùng với một số giấy tờ khác sẽ – trong việc nhìn lại – hóa lại là đáng kể và thậm chí gây ra giải thưởng Nobel.
Ngay cả các tạp chí y tế cũng có thể có tới 25% thông tin sai lầm theo các giấy tờ, tất nhiên, chính họ có thể sai. Vậy làm thế nào một tạp chí có thể biết nếu công việc đột phá là chính xác? Và làm thế nào chúng ta có thể biết nếu những gì một tạp chí in chính xác? Hoặc thậm chí những gì bất kỳ người ngẫu nhiên nào chọn nói xem xét rằng bạn không thực sự cần một tạp chí để tiếp cận thế giới nữa. Trong một thế giới nơi chúng ta ngày càng phụ thuộc vào kết quả khoa học mà chúng ta không có kiến thức và thiết bị để xác minh, đây là một câu hỏi rất quan trọng.
Một vấn đề tin tưởng
Nếu bạn nghĩ về nó, xã hội, nói chung, phụ thuộc vào, trong số những thứ khác, niềm tin. Tôi phụ thuộc vào việc chủ nhân của tôi sẽ trả tiền cho tôi và khi tôi tiêu tiền tại cửa hàng, họ phụ thuộc vào việc chính phủ đang ủng hộ số tiền đó để họ có thể nhận được nhiều nguồn cung cấp hơn và trả nhiều công nhân của họ. Hãy nghĩ về việc kiểm tra tại GroCery liên quan đến ai đó kiểm tra vàng của bạn để đảm bảo nó là xác thực và cân nhắc nó để xem quy mô của họ có đồng ý với bạn không.
Nhưng ngay cả khi đó là trường hợp, những xác minh đó tương đối đơn giản. Điện toán lượng tử nằm trên cạnh chảy máu của một số ngành và kiến thức miền cần thiết để xác nhận những phát hiện mới là hiếm gặp. Làm thế nào để bạn xác minh lỗi sửa các kỹ thuật qubit? Làm thế nào hiệu suất máy tính lượng tử nguyên mẫu có thể được điểm chuẩn độc lập? Rất nhiều dự báo rằng điện toán lượng tử là điều lớn tiếp theo. Trong khả năng đó, điều quan trọng là nhìn vào từng thông báo mới với một con mắt quan trọng và tìm hiểu về các nhà nghiên cứu và các nhóm nghiên cứu cá nhân để biết rõ hơn về nơi những phát hiện và xác minh đáng tin cậy đến từ đâu.
Cần một số trợ giúp để tăng tốc độ về cách máy tính đang mở rộng vào thế giới lượng tử? Chúng tôi biết ít nhất một nỗ lực để homebrew một máy tính lượng tử ion bị mắc kẹt (không phải là tôpô). Nếu bạn muốn giới thiệu 90 phút đến trường, hãy xem video Microsoft này. Bạn cũng có thể lấy lớp Hackaday U giảng dạy bởi Tiến sĩ Kitty Yeung, người tình cờ bây giờ là một kiến trúc sư lượng tử cao cấp tại Microsoft. Video đầu tiên là dưới đây.