Квантне технологије

Квантна физика и квантне технологије

придружите се

Како избећи утицај окружења?


Квантна физика

Квантни бит (кубит) у интеракцији са системима који чине његово окружење може да трпи двојак утицај.

Прво, ефекат квантне декохеренције нарушава квантну кохеренцију (каква је и квантна сплетеност) и води приближно класичном понашању кубита – квантна сплетеност као информатички ресурс је тада изгубљена.

Друго, окружење може да изазове квантни шум (quantum noise), на пример, у виду квантне дисипације као процеса губитка енергије кубита (енергија прелази на окружење) – баш као у класичним процесима као што је трење.

Обе ове врсте утицаја нарушавају квантну сплетеност као жељени ресурс за корисно квантно-информатичко процесирање. Зато је посебан задатак обезбедити сачување свих квантно-информатичких ресурса, посебно квантне сплетености.

Идеално решење у овом смислу би била потпуна изолација кубита (регистра кубитова) од било каквог окружења, укључујући и топлотно („термално“) окружење. Наравно, то у пракси није остварљиво; на пример, кубит у чврстој кристалној структури нужно трпи утицај средине у којој се налази, а што је део кристала који окружује кубит. Зато се, по правилу, кубитови (регистри кубитова) држе на врло ниским температурама на којима се очекује да ће укупни (не само топлотни) утицај на појединачни кубит бити смањен.

За довољно ослабљен утицај окружења, под одређеним претпоставкама, могуће је направити протоколе за корекцију грешака услед утицаја окружења. У том смислу постоје теоријски модели слични класичним поступцима за корекцију грешака – тзв. кодови за корекцију грешака (error correction codes). Да би се ово постигло, уместо једног кубита (регистра кубитова) користи се више кубитова (више регистара кубитова) који се називају „логичким кубитовима“, у смислу да омогућују корекцију грешака, као и квантно логичко процесирање. На сву срећу, број могућих грешака на једном кубиту (једном регистру кубитова) је коначан, пребројив. Зато се ради о практично остварљивим поступцима чији детаљи зависе од физичког избора хардвера за квантно процесирање информације (што укључује и поступак рачунања).