ศึกษาเกี่ยวกับแมวสยาม

ศาสตราจารย์ Vincenzo Savona ผู้อำนวยการศูนย์ Quantum Science and Engineering กล่าวว่า "ด้วยการประยุกต์ใช้ตั้งแต่การค้นพบยาไปจนถึงการปรับให้เหมาะสมและการจำลองระบบและวัสดุทางชีววิทยาที่ซับซ้อน การคำนวณแบบควอนตัมจึงมีศักยภาพในการปรับรูปแบบวิทยาศาสตร์ อุตสาหกรรม และสังคมในวงกว้าง" ที่ EPFL คิวบิตสามารถอยู่ในสถานะ "ซ้อนทับ" ของทั้ง 0 และ 1 ในเวลาเดียวกัน ซึ่งแตกต่างจากบิตคลาสสิก ซึ่งช่วยให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถสำรวจโซลูชันต่างๆ ได้พร้อมกัน ซึ่งจะทำให้ทำงานได้เร็วขึ้นอย่างมากในงานคำนวณบางอย่าง อย่างไรก็ตาม ระบบควอนตัมมีความละเอียดอ่อนและไวต่อข้อผิดพลาดที่เกิดจากการโต้ตอบกับสภาพแวดล้อม "การพัฒนากลยุทธ์เพื่อป้องกันหรือกำจัด qubits จากสิ่งนี้ หรือเพื่อตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาดเมื่อเกิดขึ้นแล้ว เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ที่ทนต่อความผิดพลาด" Savona กล่าว ร่วมกับนักฟิสิกส์ของ EPFL Luca Gravina และ Fabrizio Minganti พวกเขาได้สร้างความก้าวหน้าครั้งสำคัญโดยเสนอ "รหัสแมวชโรดิงเงอร์ที่สำคัญ" สำหรับความยืดหยุ่นขั้นสูงต่อข้อผิดพลาด การศึกษานำเสนอรูปแบบการเข้ารหัสใหม่ที่สามารถปฏิวัติความน่าเชื่อถือของคอมพิวเตอร์ควอนตัม "รหัสแมวชโรดิงเงอร์ที่สำคัญ" คืออะไร ในปี 1935 นักฟิสิกส์ Erwin Schrödinger ได้เสนอการทดลองทางความคิดเพื่อวิจารณ์ความเข้าใจที่แพร่หลายของกลศาสตร์ควอนตัมในขณะนั้น นั่นคือการตีความแบบโคเปนเฮเกน ในการทดลองของชโรดิงเงอร์ แมวตัวหนึ่งถูกขังอยู่ในกล่องปิดผนึกซึ่งมีขวดยาพิษและแหล่งกำเนิดกัมมันตภาพรังสี หากอะตอมของแหล่งกำเนิดกัมมันตภาพรังสีสลายตัว กัมมันตภาพรังสีจะถูกตรวจจับโดยเครื่องไกเกอร์เคาน์เตอร์ ซึ่งจะทำให้ขวดแตกเป็นเสี่ยงๆ พิษถูกปล่อยออกมาทำให้ แมวสยาม ตาย ตามมุมมองของกลศาสตร์ควอนตัมของโคเปนเฮเกน ถ้าอะตอมอยู่ในการซ้อนทับ แมวจะได้รับสถานะเดียวกันและพบว่าตัวเองอยู่ในการซ้อนทับของสิ่งมีชีวิตและตาย "สถานะนี้แสดงถึงแนวคิดของควอนตัมบิตที่รับรู้ได้ในระดับมหภาค" Savona กล่าว ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้รับแรงบันดาลใจจากแมวของชโรดิงเงอร์เพื่อสร้างเทคนิคการเข้ารหัสที่เรียกว่า "รหัสแมวของชโรดิงเงอร์" ที่นี่ สถานะ 0 และ 1 ของ qubit จะถูกเข้ารหัสลงในสองเฟสที่ตรงกันข้ามของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่แกว่งไปมาในโพรงเรโซแนนซ์ คล้ายกับสถานะที่ตายหรือมีชีวิตอยู่ของแมว "รหัสแมวของชโรดิงเงอร์ได้รับการรับรู้ในอดีตโดยใช้สองแนวทางที่แตกต่างกัน" Savona อธิบาย "วิธีหนึ่งใช้ประโยชน์จากผลแอนฮาร์โมนิกในโพรง ส่วนอีกวิธีหนึ่งอาศัยการสูญเสียโพรงที่ออกแบบอย่างรอบคอบ ในงานของเรา เราเชื่อมโยงทั้งสองโดยดำเนินการในระบอบระดับกลาง ผสมผสานสิ่งที่ดีที่สุดของทั้งสองโลก แม้ว่าก่อนหน้านี้จะเชื่อว่าไม่เกิดผล ระบบไฮบริดนี้ ส่งผลให้ความสามารถในการปราบปรามข้อผิดพลาดดีขึ้น" แนวคิดหลักคือการทำงานใกล้กับจุดวิกฤตของการเปลี่ยนเฟส ซึ่งเป็นสิ่งที่ส่วน 'วิกฤต' ของรหัสแมววิกฤตอ้างถึง รหัส cat ที่สำคัญมีข้อได้เปรียบเพิ่มเติม: มันแสดงความต้านทานที่ยอดเยี่ยมต่อข้อผิดพลาดที่เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงความถี่แบบสุ่ม ซึ่งมักจะก่อให้เกิดความท้าทายที่สำคัญต่อการดำเนินการที่เกี่ยวข้องกับหลาย qubits วิธีนี้ช่วยแก้ปัญหาสำคัญและปูทางไปสู่การใช้งานอุปกรณ์ที่มี qubits ที่มีปฏิสัมพันธ์ร่วมกันหลายตัว ซึ่งเป็นข้อกำหนดขั้นต่ำสำหรับการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม "เรากำลังฝึกแมวควอนตัม" Savona กล่าว "ด้วยการทำงานในระบอบไฮบริด เราได้พัฒนาระบบที่เหนือกว่ารุ่นก่อน ซึ่งแสดงถึงการก้าวกระโดดที่สำคัญสำหรับ cat qubits และควอนตัมคอมพิวติ้งโดยรวม การศึกษานี้ถือเป็นก้าวสำคัญบนเส้นทางสู่การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ดียิ่งขึ้น และเป็นการจัดแสดงผลงาน ความทุ่มเทของ EPFL ในการพัฒนาสาขาวิทยาศาสตร์ควอนตัมและปลดล็อกศักยภาพที่แท้จริงของเทคโนโลยีควอนตัม