เพื่อให้การแก้ไขข้อผิดพลาดทำงานได้ qubits เว็บตรง ดั้งเดิมที่เป็นต้นฉบับต้องอยู่ต่ำกว่าระดับความไม่แน่นอนที่เรียกว่าเกณฑ์ เหนือตัวเลขวิกฤตนี้ “การแก้ไขข้อผิดพลาดจะทำให้ชีวิตแย่ลง” Terhal กล่าว รูปแบบการแก้ไขข้อผิดพลาดที่แตกต่างกันมีเกณฑ์ที่แตกต่างกัน เหตุผลหนึ่งที่รหัสพื้นผิวได้รับความนิยมอย่างมากคือมีขีดจำกัดสำหรับข้อผิดพลาดสูง สามารถทนต่อคิวบิตที่ค่อนข้างผิดพลาดได้
ลองนึกภาพว่าคุณเก่งเลขคณิตมาก ในการสรุปลำดับของตัวเลข คุณอาจลองบวกกันหลายๆ ครั้ง แล้วเลือกผลลัพธ์ที่ออกมาบ่อยที่สุด
สมมติว่าคุณทำการคำนวณสามครั้ง และสองในสามของการคำนวณของคุณเห็นด้วย คุณจะถือว่าวิธีแก้ปัญหาที่ถูกต้องคือคำตอบที่เกิดขึ้นสองครั้ง แต่ถ้าคุณมีโอกาสผิดพลาดได้ง่ายจนคุณเลือกอันที่ไม่เห็นด้วยโดยไม่ได้ตั้งใจล่ะ การพยายามแก้ไขข้อผิดพลาดอาจส่งผลเสียมากกว่าผลดี Terhal กล่าว
วิธีการแก้ไขข้อผิดพลาดที่นักวิทยาศาสตร์เลือกต้องไม่ทำให้เกิดข้อผิดพลาดมากกว่าที่จะแก้ไข และต้องแก้ไขข้อผิดพลาดให้เร็วกว่าที่ปรากฏขึ้น แต่ตามแนวคิดที่เรียกว่าทฤษฎีบทธรณีประตู ซึ่งค้นพบในปี 1990 ซึ่งต่ำกว่าอัตราความผิดพลาดที่แน่นอน การแก้ไขข้อผิดพลาดอาจช่วยได้ จะไม่ทำให้เกิดข้อผิดพลาดมากกว่าที่จะแก้ไข การค้นพบดังกล่าวสนับสนุนโอกาสสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม
Aharonov หนึ่งในนักวิจัยหลายคนที่พัฒนาทฤษฎีบทธรณีประตูกล่าวว่า “ความจริงที่ว่าเราสามารถหวังว่าจะอยู่ต่ำกว่าเกณฑ์นี้ได้เป็นหนึ่งในสาเหตุหลักที่ทำให้ผู้คนเริ่มคิดว่าคอมพิวเตอร์เหล่านี้สามารถเป็นจริงได้” Aharonov หนึ่งในนักวิจัยหลายคนที่พัฒนาทฤษฎีบทธรณีประตูกล่าว
เกณฑ์ของรหัสพื้นผิวต้องการ qubits ที่ผิดพลาดน้อยกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ของเวลาเล็กน้อย เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิทยาศาสตร์ได้บรรลุถึงขั้นนั้นด้วย qubits บางประเภท ทำให้เกิดความหวังว่ารหัสพื้นผิวสามารถถูกสร้างให้ทำงานในคอมพิวเตอร์จริงได้
ฉลาดขึ้น
แต่รหัสพื้นผิวมีปัญหา: เพื่อปรับปรุงความสามารถในการแก้ไขข้อผิดพลาด qubit เชิงตรรกะแต่ละตัวจำเป็นต้องสร้างจาก qubits ทางกายภาพจำนวนมากเช่นอาณานิคมมดที่มีประชากรหนาแน่น และนักวิทยาศาสตร์จะต้องใช้ qubits เชิงตรรกะแบบ superorganism จำนวนมาก ซึ่งหมายถึง qubits ทางกายภาพหลายล้านตัว เพื่อทำการคำนวณที่น่าสนใจมากมาย
เนื่องจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบันมีปริมาณน้อยกว่า 100 คิวบิต ( SN: 3/31/18, หน้า 13 ) ยุคของคอมพิวเตอร์ล้านคิวบิตจึงอยู่อีกไกลในอนาคต ดังนั้น นักวิจัยบางคนจึงกำลังมองหาวิธีการแก้ไขข้อผิดพลาดที่ไม่ต้องใช้คิวบิตจำนวนมาก
“ทุกคนตื่นเต้นมาก แต่มีคำถามเหล่านี้เกี่ยวกับ ‘ต้องใช้เวลานานแค่ไหนกว่าจะถึงขั้นที่เราจะมีการคำนวณที่มีประสิทธิภาพ’ นักฟิสิกส์ Robert Schoelkopf จากมหาวิทยาลัยเยลกล่าว “มุมมองของเราคือ คุณสามารถทำให้งานนี้ง่ายขึ้นได้มาก แต่คุณต้องฉลาดขึ้นอีกนิดและมีความยืดหยุ่นมากขึ้นอีกเล็กน้อยเกี่ยวกับวิธีการที่คุณสร้างระบบเหล่านี้”
Schoelkopf และเพื่อนร่วมงานใช้ช่องไมโครเวฟขนาดเล็กที่มีตัวนำยิ่งยวดที่ช่วยให้อนุภาคของแสงหรือโฟตอนสามารถสะท้อนไปมาภายในได้ จำนวนโฟตอนภายในโพรงทำหน้าที่เป็น qubits ที่เข้ารหัสข้อมูล ตัวอย่างเช่น โฟตอนสองตัวที่เด้งไปมาในโพรงอาจแทน qubit ที่มีค่าเป็น 0 และโฟตอนสี่ตัวอาจระบุค่าเป็น 1 ในระบบเหล่านี้ ประเภทข้อผิดพลาดหลักที่อาจเกิดขึ้นได้คือการสูญเสียโฟตอน ชิปตัวนำยิ่งยวดเชื่อมต่อกับโพรงเหล่านั้นและใช้เพื่อดำเนินการกับ qubits และตรวจดูข้อผิดพลาด การตรวจสอบว่าจำนวนโฟตอนเป็นคู่หรือคี่สามารถตรวจจับข้อผิดพลาดประเภทนั้นได้โดยไม่ทำลายข้อมูล
โดยใช้วิธีนี้ Schoelkopf และเพื่อนร่วมงานรายงานในปี 2016 ในNature ว่าพวกเขาสามารถทำการแก้ไขข้อผิดพลาดที่ถึงจุดคุ้มทุนได้ qubit เพิ่งเริ่มแสดงสัญญาณว่าทำงานได้ดีขึ้นด้วยการแก้ไขข้อผิดพลาด
“สำหรับฉัน” Aharonov กล่าว “ไม่ว่าคุณจะแก้ไขข้อผิดพลาดได้จริงหรือไม่ก็เป็นส่วนหนึ่งของปัญหาที่ใหญ่กว่า” ฟิสิกส์ที่เกิดขึ้นในระดับขนาดเล็กนั้นแตกต่างอย่างมากจากสิ่งที่เราพบในชีวิตประจำวันของเรา กลศาสตร์ควอนตัมดูเหมือนจะอนุญาตให้มีการคำนวณรูปแบบใหม่โดยสิ้นเชิง การแก้ไขข้อผิดพลาดเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจว่าการคำนวณที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นนั้นเป็นไปได้จริงหรือไม่
นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะพิสูจน์ตัวเองโดยพื้นฐานแล้วแตกต่างจากคอมพิวเตอร์ที่ช่วยให้เกล็นเข้าสู่วงโคจรในระหว่างการแข่งขันในอวกาศ คราวนี้ ถ่ายพระจันทร์เพื่อแสดงลางสังหรณ์ที่ถูกต้อง
เพื่มีข้อผิดพลาดทางวิทยาศาสตร์บางประการในการทำความเข้าใจผลการทดลองดังกล่าว เป้าหมายหลักคือการผลิตธาตุใหม่ ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่นอกเหนือจากธาตุสุดท้ายที่ทราบในตารางธาตุในขณะนั้น นั่นคือ ยูเรเนียม หลังจากระเบิดยูเรเนียมด้วยนิวตรอน Fermi และเพื่อนร่วมงานรายงานหลักฐานของความสำเร็จ แต่ข้อสรุปนั้นกลับกลายเป็นว่าไม่ถูกต้อง
นักเคมีชาวเยอรมัน Ida Noddack มีความเฉลียวฉลาดว่าทุกอย่างไม่ถูกต้องกับการตีความของ Fermi เธอเข้าใกล้คำอธิบายที่ถูกต้องสำหรับการทดลองของเขาในรายงานปี 1934 โดยเขียนว่า “เมื่อนิวเคลียสหนักถูกทิ้งระเบิดด้วยนิวตรอน เป็นไปได้ว่านิวเคลียสจะแตกออกเป็นชิ้นใหญ่หลายชิ้น” แต่น็อดแด็คไม่ติดตามแนวคิดนี้ Bruce Cameron Reed นักฟิสิกส์จาก Alma College ในรัฐมิชิแกน กล่าวว่า “เธอไม่ได้ให้การคำนวณสนับสนุนใดๆ เลย และไม่มีใครเอาจริงเอาจังกับมันมากนัก เว็บตรง
