Νέα θεωρητική έρευνα από το πανεπιστήμιο του Σικάγο δείχνει ότι οι μη αβελιανοί κβαντικοί κώδικες μπορεί να προσφέρουν ισχυρότερη και σταθερότερη προστασία απέναντι στα σφάλματα σε σχέση με τις πιο διαδεδομένες αβελιανές μεθόδους.
Η μελέτη υποστηρίζει ότι αυτή η λιγότερο εξερευνημένη μορφή κβαντικής κωδικοποίησης μπορεί να αυξήσει σημαντικά την αντοχή των κβαντικών υπολογιστών στον θόρυβο.
«Αβελιανό» σημαίνει ότι η σειρά με την οποία πραγματοποιούνται κάποιες ενέργειες δεν αλλάζει το αποτέλεσμα. Αντίθετα, στα μη αβελιανά συστήματα η σειρά έχει σημασία, όπως ακριβώς όταν κάποιος φορά πρώτα παπούτσι και μετά κάλτσα. Αυτή η ιδιότητα δημιουργεί πιο σύνθετες αλλά και πιο ενδιαφέρουσες κβαντικές καταστάσεις.
Πλεονέκτημα στη διόρθωση σφαλμάτων
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι μη αβελιανοί κώδικες μπορούν να παρουσιάσουν όριο αντοχής στον θόρυβο περίπου 38% υψηλότερο από αντίστοιχα αβελιανά συστήματα για συγκεκριμένους τύπους παρεμβολών. Το αποτέλεσμα αυτό βασίζεται σε μια νέα τεχνική που ονομάζεται «εγγενής προειδοποίηση».
Στα συνηθισμένα κβαντικά συστήματα χρησιμοποιούνται πρόσθετα «flag qubits» για τον εντοπισμό προβλημάτων. Στους μη αβελιανούς κώδικες, όμως, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα ίδια τα κβαντικά φαινόμενα μπορούν να παρέχουν πληροφορίες για τα σφάλματα χωρίς την ανάγκη επιπλέον μηχανισμών.
Νέες δυνατότητες για τους κβαντικούς υπολογιστές
Η ομάδα χρησιμοποίησε τις ιδιότητες των μη αβελιανών anyons, σωματιδιακών διεγέρσεων που εμφανίζονται σε συγκεκριμένες κβαντικές δομές. Οι πληροφορίες που αφήνουν πίσω τους μπορούν να βοηθήσουν στη διόρθωση λαθών, διατηρώντας παράλληλα τις εύθραυστες κβαντικές καταστάσεις.
Οι επιστήμονες τονίζουν ότι η προσέγγιση βρίσκεται ακόμη σε θεωρητικό στάδιο και χρειάζεται πειραματική επιβεβαίωση. Ωστόσο, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι μη αβελιανοί κώδικες ίσως αποτελέσουν μια νέα κατεύθυνση για πιο αξιόπιστους και ισχυρούς κβαντικούς υπολογιστές.