Розділ 5.13: Квантові проблеми: шум і декогеренція

Квантові комп’ютери дуже чутливі до шуму, який може викликати помилки в квантових обчисленнях. Цей шум походить з різних джерел, таких як тепловий шум, шум навколишнього середовища та недосконалий контроль кубітів.

Декогеренція є ще одним серйозним викликом у квантових обчисленнях. Декогеренція відноситься до явища, коли квантова система взаємодіє з навколишнім середовищем і втрачає свою когерентність, що призводить до колапсу в класичний стан. Це серйозна проблема для квантових комп’ютерів, оскільки це ускладнює підтримку суперпозиції кубітів і зв’язку між ними.

Щоб вирішити ці проблеми, дослідники розробили кілька стратегій для зменшення шуму та пом’якшення декогеренції. Одним із підходів є використання кодів виправлення помилок, які передбачають кодування квантової інформації таким чином, що дозволяє виявляти та виправляти помилки. Інший підхід полягає у використанні методів квантової корекції помилок і відмовостійкості для захисту квантової інформації від помилок, викликаних шумом і декогеренцією.

Ще один спосіб пом’якшити вплив шуму та декогеренції – це використання квантових методів пом’якшення помилок. Ці методи передбачають застосування поправок до квантової схеми для протидії ефектам шуму та декогеренції. Приклади цих методів включають рандомізований бенчмаркінг, який передбачає багаторазовий запуск послідовності квантових воріт і вимірювання частоти помилок, а також корекцію помилок на рівні воріт, яка передбачає застосування додаткових воріт для виправлення помилок, спричинених шумом.

Тривають дослідження квантової корекції та пом’якшення помилок, і постійно розробляються нові методи для вирішення цих проблем. Зрештою, вирішення цих проблем буде критично важливим для реалізації повного потенціалу квантових обчислень для широкого спектру застосувань.