மேம்படுத்தப்பட்ட குவாண்டம் வாயில் சோதனை

குவாண்டம் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி தற்போது மேம்பட்ட அறிவியலின் மிகவும் பிரபலமான எல்லைகளில் ஒன்றாகும், மேலும் இது ஒரு நாட்டின் அறிவியல்-தொழில்நுட்ப மட்டத்தின் குறிப்பிடத்தக்க குறிகாட்டியாகக் கருதப்படுகிறது. கட்டமைப்பு அடிப்படையில், குவாண்டம் கணினி பல குவாண்டம் வாயில்களைக் கொண்டுள்ளது. குவாண்டம் கணக்கீட்டிற்கு வாயில்களில் அதிக நம்பகத்தன்மை செயல்பாடு தேவைப்படுகிறது. இது தயாரிக்கப்பட்ட குவாண்டம் வாயில்களின் நம்பகத்தன்மையை ஆய்வு செய்வதற்கான நம்பகமான மற்றும் திறமையான வழியை உருவாக்குவதற்கான முன்னுரிமையை வலியுறுத்துகிறது.

சமீபத்தில், சீன அறிவியல் அகாடமியின் சீன அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகத்தின் (USTC) கல்வியாளர் குவோ குவாங்கன் தலைமையிலான ஆராய்ச்சி குழு, குவாண்டம் வாயில்களை அளவிடும் மற்றும் ஆய்வு செய்யும் நுட்பங்களை உருவாக்கியுள்ளது. இயற்பியல் மறுஆய்வு கடிதங்களில் இதன் தொடர்புடைய ஆராய்ச்சி வெளியிடப்பட்டது.

அளவீடுகள் மற்றும் கணக்கீடுகளின் அதிவேக வளர்ச்சியின் காரணமாக, குவாண்டம் தொழில்நுட்பத்தின் எதிர்காலம் பெரிய அளவிலான வாயில்களிலும் வழிகளிலும் இருப்பதால் பாரம்பரிய குவாண்டம் நிலை டோமோகிராபி முறையானது அதன் நடைமுறைச் சாத்தியமாக இருக்காது. குவாண்டம் வாயில் சோதனை எனப்படும் ஒரு புதிய கோட்பாட்டு முறை சமீபத்தில் பரிந்துரைக்கப்பட்டது, ஆனால் குவாண்டம் வாயில்களின் குறைபாடுகள் மற்றும் சோதனை பிழைகள் தொடர்பான சிக்கல்கள் உள்ளன.

ஆராய்ச்சிக் குழுவானது குவாண்டம் கேட் சோதனையின் யோசனையை பல அளவுருக்கள் குவாண்டம் துல்லிய அளவீட்டு தளத்துடன் இணைத்து, சமீபத்திய ஆண்டுகளில் அவர்கள் உருவாக்கிய அல்காரிதத்தை மேம்படுத்தி, குவாண்டம் வாயில் சோதனையில் பயன்படுத்தப்பட்டதை மேம்படுத்தி, அதிக செயல்திறனைத் தக்கவைத்துக்கொண்டு அதன் வலிமையை அதிகரித்தது.

குவாண்டம் கேட் வெளியீட்டின் பல உள் திட்ட அளவீடுகள் மூலம், மேம்படுத்தப்பட்ட சோதனை முறையானது உகந்த மாதிரி சிக்கலை (1/∈) அடைந்தது, இது சோதனை முடிவுகளால் நிரூபிக்கப்பட்டது. மிக முக்கியமாக, இந்த முறைக்கு தேவைப்படும் மாதிரி சிக்கலானது மற்றும் குவாண்டம் வாயில் அளவில் அதிகரிக்காது.

புதிதாக உருவாக்கப்பட்ட குவாண்டம் வாயில் சோதனை முறையைப் பயன்படுத்தி, ஆராய்ச்சிக் குழு 2-பிட்கள் CNOT வாயில் (Control-not gate) மற்றும் 3-பிட்கள் டோஃபோலி வாயில் (Controlled-controlled-not gate) ஆகியவற்றைச் சோதித்து, சராசரியாக 1600 மற்றும் 2600 முறைகளைப் பெற்றது. 20 மற்றும் 32 அளவீட்டுத் தளங்களைப் பயன்படுத்தி, நம்பகத்தன்மை 99 சதவிகிதம் மற்றும் 97 சதவிகிதத்தைத் தாண்டிவிட்டதா என்பது ஆய்வு செய்யப்பட்டது. மாறாக, பாரம்பரிய முறைக்கு 324 மற்றும் 4096 அடிப்படைகள் தேவை. அதே நேரத்தில் மில்லியன் கணக்கான முறை அளவீடு தேவைப்படுகிறது.

References:

• He, Y., Liu, J., Zhao, C., Huang, R., Dai, G., & Chen, W. (2022). Control System of Superconducting Quantum Computers. Journal of Superconductivity and Novel Magnetism, 1-21.
• Feng, X., Blanzieri, E., & Liang, Y. (2008, December). Improved quantum-inspired evolutionary algorithm and its application to 3-SAT problems. In 2008 International Conference on Computer Science and Software Engineering(Vol. 1, pp. 333-336). IEEE.
• Qureshi, M. (2021). Neuromorphic Memristive Implementation of Quantum Gate by Controlling Quantum Bit through an Atomic Level Quantum Transistor Simulation.