الاستفادة من كفاءة الأجهزة في ترميز البِتّات الكَمِّيَّة

يمكن أن يتغلب بروتوكول تصحيح الخطأ الكمي (QEC) على الأخطاء التي تعاني منها البتات الكمية، وبالتالي فهو عنصر أساسي من عناصر جهاز الحاسوب الكَمِّي المستقبلي. ولتنفيذ هذا البروتوكول، يتم ترميز البتات الكمية بوفرة في فضاء بُعدي عال باستخدام حالات كمية ذات خصائص تناظر مصمَّمة بعناية. توفِّر قياسات هذه المتغيرات الظاهرة من النوع المتكافئ معلومات متلازمة للخطأ، يمكن بها تصحيح الأخطاء عبر عمليات بسيطة. وقد ظلت نقطة "التعادل" في بروتوكول تصحيح الخطأ الكَمِّي ـ التي يتخطى عندها عمر البتات الكمية عُمْر مكونات النظام ـ حتى الآن بعيدة المنال. وعلى الرغم من أن الأعمال السابقة قد أظهرت عناصر بروتوكول تصحيح الخطأ الكمي، فقد ركَّزت تلك الأعمال ـ في المقام الأول ـ على توضيح دلالات أو خصائص تدرِج رموز بروتوكول تصحيح الخطأ الكمي، بدلًا من اختبار قدرة النظام على الحفاظ على البتات الكمية مع مرور الوقت.

يستعرض الباحثون نظام بروتوكول تصحيح الخطأ الكمي، الذي يمكنه أن يصل إلى نقطة التعادل عن طريق كبت الأخطاء الطبيعية، بسبب فقدان طاقة البتات الكمية المشفرة منطقيًّا في تراكب من حالات قطة شرودنجر لمِرنان فائق التوصيل. وتم تطبيق بروتوكول تصحيح الخطأ الكَمِّي باستخدام ردود الفعل الآنيّة للترميز، ورَصْد الأخطاء التي تحدث بشكل طبيعي، وفك الترميز وتصحيحه. وبإجراء قياسات تصوير مقطعي كامل، وبدون أيّ انتقاء لاحق، يكون عمر البِتّات الكمية المصوّبة 320 ميكروثانية، وهو أطول من عمر أي جزء من أجزاء النظام: 20 مرة أطول من عمر الترانسمون transmon، وحوالي 2.2 مرة أطول من عمر الترميز المنطقي غير المصوّب، وحوالي 1.1 أطول من عمر أفضل بتات كمية مادية (|0> f، و|1> f حالات "فوك" للمرنان).

وتوضح نتائج البحث طرق الاستفادة من استخدام كفاءة الأجهزة في ترميز البِتّات الكمية، بدلًا من مخططات بروتوكول تصحيح الخطأ الكَمِّي التقليدية. وإضافة إلى ذلك.. فإنها تدفع مجال تصحيح الخطأ التجريبي من تأكيد المفاهيم الأساسية إلى استكشاف المقاييس التي تقود أداء النظام، وكذلك تحديات الوصول إلى نظم تتجاوز الأخطاء.