«Обмен» пространства со временем: физики преодолевают временные барьер в квантовых измерениях
Как новое открытие меняет подход к измерениям в квантовой физике.
Ученые из Университета Бристоля и ряд других ведущих университетов предложили новый способ ускорить квантовые измерения, что может значительно повлиять на развитие квантовых технологий. В недавнем посте в письмах с физическим обзором они описывают схему, которая позволяет вам «обмениваться» пространством на время: использование дополнительных кубиков, измерения могут быть сделаны быстрее без потери точности, а иногда даже увеличиваясь.
Обычно для получения точного статуса кубической системы требуется довольно много времени — т.е. Чтобы определить, находится ли он в условии 0 или 1 — чтобы провести измерение. Это имеет решающее значение, например, при исправлении ошибок в середине квантовой программы, где любая задержка может пройти внедрение усилий по обеспечению надежности расчетов. Проблема осложняется тем фактом, что длинные измерения увеличивают риск шума и потери когерентности.
Чтобы обойти эти ограничения, команда во главе с Кристофером Корлетом, профессором Ноем Линденом и доктором Полом Скрзрипчиком разработала метод с участием так называемых вспомогательных (или дополнительных) кубиков. Они предлагают Копирование информации из основных кубов в дополнительные кубики с помощью элементарных логических операций (Cnot Gates), а затем измеряйте все кубики одновременно, что является гораздо более коротким временем. Например, вместо пяти минут измерения можно измерить пять параллельных кубов всего за одну минуту — и можно получить сопоставимую точность.
Исследователи объясняют свою идею с простой аналогией. Представьте себе, что вы показываете вам два стакана с водой, один из которых содержит 100 мл, а другой — 90 мл. Если у вас есть только секунда, чтобы посмотреть на них, различие их может быть трудным. Но если объемы увеличиваются до 200 и 180 мл, разница становится более заметной. Точно так же вспомогательные кубики «усиливают» информацию, которую можно получить за короткое время.
Этот метод не только быстрый, но и устойчив к шуму. Даже в реальных квантовых системах, где избегание ошибок практически невозможно, новая схема показывает значительное ускорение и даже превышает ожидаемое улучшение. В идеальных условиях исследователи регистрируют строго линейное увеличение скорости: вдвое больше кубиков, чем быстрое измерение. И в присутствии шума ускорение иногда было еще больше.
Важно отметить, что схема совместима с различными типами квантовых платформ — от сверхпроводников до ловушек ионов и холодных атомов. В настоящее время команда работает над адаптацией метода для конкретных систем, особенно для кубов с чрезмерным правительством, которые активно разрабатываются в рамках промышленных квантовых проектов.
Сама идея обмена временем против ресурсов в виде дополнительных кубов может сыграть ключевую роль в строительстве более быстрой и надежной квантовой компьютеров — Область, в которой любое улучшение точности и скорости может значительно привести к появлению масштабов квантовых компьютеров.
