🇯🇵🖥️ TÍNH TOÁN LƯỢNG TỬ: GIAO THỨC TOKYO CHO MÁY TÍNH LƯỢNG TỬ MỞ RỘNG ĐƯỢC 🖥️🇯🇵
Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu từ Đại học Tokyo đã chứng minh một giao thức cho máy tính lượng tử chịu lỗi (fault-tolerant) mà không cần số lượng qubit vật lý khổng lồ hay làm chậm cực độ. Bài báo được công bố trên Nature Physics, kết hợp các mã Quantum Low-Density Parity-Check (QLDPC) với các mã ghép nối Steane, giảm mạnh chi phí sửa lỗi – rào cản chính đối với việc mở rộng quy mô máy tính.
Máy tính lượng tử rất mong manh: để bảo vệ một qubit logic hữu ích, cần rất nhiều qubit vật lý, khiến các hệ thống lớn trở nên không khả thi.
Trước đây, độ tin cậy cao hơn có nghĩa là cần nhiều qubit hơn hoặc tính toán chậm hơn rất nhiều. Nghiên cứu này kết hợp hai phương pháp đạt được cả hai lợi ích: chi phí không gian cố định (số qubit vật lý trên mỗi qubit logic giới hạn) và chi phí thời gian đa thức logarit (tốc độ chậm lại tối thiểu khi hệ thống mở rộng).
Họ sử dụng phép truyền gate với các trạng thái hỗ trợ QLDPC được chuẩn bị theo cách chịu lỗi thông qua mã ghép nối Steane.
Đột phá chính: phương pháp "giảm mạch một phần" (partial circuit reduction), phân tích lỗi trên các đoạn cục bộ (hình chữ nhật gadget + EC), kiểm tra độ tin cậy dưới ngưỡng lỗi xác định, mà không cần các tương quan toàn cục phức tạp. Điều này hoàn thiện chứng minh định lý ngưỡng cho các giao thức QLDPC không gian cố định, giải quyết khoảng trống lý luận trước đây.
Tại sao điều này quan trọng?
Khả năng chịu lỗi tách biệt giữa các demo thí nghiệm và máy tính lượng tử thực sự.
Nghiên cứu lý thuyết này chứng minh tính mở rộng hiệu quả và nhanh chóng, mà không cần bùng nổ về phần cứng. QLDPC (ví dụ: các mã lượng tử mở rộng) kết hợp với Steane – cả hai đều đang được nghiên cứu thực nghiệm trên nguyên tử trung hòa, siêu dẫn – mở ra khả năng thực hiện FTQC (máy tính lượng tử chịu lỗi) trong thực tế. Các nghiên cứu liên quan xác nhận: QLDPC giảm chi phí không gian, Steane cho phép thực hiện các phép toán toàn diện song song.
Tokyo giải quyết mâu thuẫn giữa mở rộng phần cứng và tốc độ tính toán, với chi phí phụ bỏ qua được.
Bước tiến hướng tới máy tính lượng tử thực sự.