தமிழ்

குவாண்டம் பிழைத் திருத்தம், பிழை-பொறுக்கும் கணினிகளை உருவாக்குவதில் அதன் முக்கியத்துவம், மற்றும் குவாண்டம் தகவலைப் பாதுகாப்பதில் உள்ள சவால்கள் பற்றிய ஒரு விரிவான ஆய்வு.

குவாண்டம் பிழைத் திருத்தம்: பிழை-பொறுக்கும் குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்குதல்

குவாண்டம் கணினிமயமாக்கல், மருத்துவம் மற்றும் பொருள் அறிவியல் முதல் நிதி மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவு வரையிலான துறைகளில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும் என்று உறுதியளிக்கிறது. இருப்பினும், க்யூபிட்களில் சேமிக்கப்படும் குவாண்டம் தகவலின் உள்ளார்ந்த பலவீனம் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க தடையாக உள்ளது. கிளாசிக்கல் பிட்களைப் போலல்லாமல், க்யூபிட்கள் சுற்றுச்சூழல் இரைச்சலுக்கு ஆளாகின்றன, இது பிழைகளுக்கு வழிவகுத்து, குவாண்டம் கணக்கீடுகளை விரைவாக பயனற்றதாக்கிவிடும். இங்குதான் குவாண்டம் பிழைத் திருத்தம் (QEC) வருகிறது. இந்தப் பதிவு QEC-யின் ஒரு விரிவான கண்ணோட்டத்தை வழங்குகிறது, அதன் அடிப்படைக் கோட்பாடுகள், பல்வேறு அணுகுமுறைகள், மற்றும் பிழை-பொறுக்கும் குவாண்டம் கணினிமயமாக்கலை அடைவதில் உள்ள சவால்களை ஆராய்கிறது.

குவாண்டம் தகவலின் பலவீனம்: சிதைவு பற்றிய ஒரு அறிமுகம்

கிளாசிக்கல் கணினிகள் பிட்களைப் பயன்படுத்துகின்றன, அவை 0 அல்லது 1 ஆக குறிப்பிடப்படுகின்றன. மறுபுறம், குவாண்டம் கணினிகள் க்யூபிட்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஒரு க்யூபிட் ஒரே நேரத்தில் 0 மற்றும் 1-ன் சூப்பர்பொசிஷனில் இருக்க முடியும், இது அதிவேகமான கணினி சக்திக்கு அனுமதிக்கிறது. இந்த சூப்பர்பொசிஷன், குவாண்டம் பின்னல் என்ற நிகழ்வுடன் சேர்ந்து, குவாண்டம் நெறிமுறைகள் அவற்றின் கிளாசிக்கல் đối tác-களை விட சிறப்பாக செயல்பட உதவுகிறது.

இருப்பினும், க்யூபிட்கள் அவற்றின் சூழலுக்கு நம்பமுடியாத அளவிற்கு உணர்திறன் கொண்டவை. அலைந்து திரியும் மின்காந்த புலங்கள் அல்லது வெப்ப ஏற்ற இறக்கங்கள் போன்ற சுற்றுப்புறத்துடனான எந்தவொரு தொடர்பும், க்யூபிட்டின் நிலையை சிதைக்கச் செய்யலாம், இந்த செயல்முறை சிதைவு (decoherence) என அழைக்கப்படுகிறது. சிதைவு கணக்கீட்டில் பிழைகளை அறிமுகப்படுத்துகிறது, மேலும் கட்டுப்படுத்தப்படாவிட்டால், இந்தப் பிழைகள் விரைவாகக் குவிந்து குவாண்டம் தகவலை அழித்துவிடும். தடுமாறும் கைகளால் ஒரு நுட்பமான அறுவை சிகிச்சை செய்ய முயற்சிப்பதைப் போன்றது – இதன் விளைவு வெற்றிகரமாக இருக்க வாய்ப்பில்லை. QEC, குவாண்டம் கணக்கீடுகளுக்கு நிலையான கைகளை வழங்குவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது.

குவாண்டம் பிழைத் திருத்தத்தின் கோட்பாடுகள்

QEC-யின் அடிப்படைக் கோட்பாடு, கிளாசிக்கல் பிழைத் திருத்தக் குறியீடுகள் செயல்படுவதைப் போலவே, குவாண்டம் தகவலை ஒரு தேவையற்ற முறையில் குறியாக்கம் செய்வதாகும். இருப்பினும், குவாண்டம் இயக்கவியலின் அடிப்படைக் கோட்பாடான நோ-க்ளோனிங் தேற்றத்தால் ஒரு க்யூபிட்டை நேரடியாக நகலெடுப்பது தடைசெய்யப்பட்டுள்ளது. எனவே, QEC நுட்பங்கள் ஒரு தர்க்கரீதியான க்யூபிட்டை (உண்மையான தகவலைக் குறிக்கும்) பல இயற்பியல் க்யூபிட்களில் புத்திசாலித்தனமாக குறியாக்கம் செய்கின்றன. இந்த தேவையற்ற தன்மை, குறியாக்கம் செய்யப்பட்ட தர்க்கரீதியான க்யூபிட்டை நேரடியாக அளவிடாமல் பிழைகளைக் கண்டறிந்து சரிசெய்ய அனுமதிக்கிறது, இல்லையெனில் அதன் சூப்பர்பொசிஷன் அழிக்கப்படும்.

இங்கே ஒரு எளிமைப்படுத்தப்பட்ட ஒப்புமை: நீங்கள் ஒரு முக்கியமான செய்தியை (குவாண்டம் தகவல்) அனுப்ப விரும்புகிறீர்கள் என்று கற்பனை செய்து பாருங்கள். அதை நேரடியாக அனுப்புவதற்குப் பதிலாக, நீங்கள் அதை ஒரு ரகசிய குறியீட்டைப் பயன்படுத்தி குறியாக்கம் செய்கிறீர்கள், அது செய்தியை பல இயற்பியல் கடிதங்களில் பரப்புகிறது. பரிமாற்றத்தின் போது இந்த கடிதங்களில் சில சிதைந்தால், பெறுநர் மீதமுள்ள சிதையாத கடிதங்களை பகுப்பாய்வு செய்து, குறியீட்டுத் திட்டத்தின் பண்புகளைப் பயன்படுத்தி அசல் செய்தியை புனரமைக்க முடியும்.

குவாண்டம் பிழைத் திருத்தத்தில் முக்கிய கருத்துக்கள்

குவாண்டம் பிழைத் திருத்தக் குறியீடுகளின் எடுத்துக்காட்டுகள்

பல வேறுபட்ட QEC குறியீடுகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன, ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த பலம் மற்றும் பலவீனங்களைக் கொண்டுள்ளன. சில குறிப்பிடத்தக்க எடுத்துக்காட்டுகள் பின்வருமாறு:

ஷோர் குறியீடு

ஆரம்பகால QEC குறியீடுகளில் ஒன்றான ஷோர் குறியீடு, ஒரு தர்க்கரீதியான க்யூபிட்டைக் குறியாக்கம் செய்ய ஒன்பது இயற்பியல் க்யூபிட்களைப் பயன்படுத்துகிறது. இது எந்தவொரு தன்னிச்சையான ஒற்றை-க்யூபிட் பிழைகளையும் சரிசெய்யும். வரலாற்று முக்கியத்துவம் வாய்ந்ததாக இருந்தாலும், நவீன குறியீடுகளுடன் ஒப்பிடும்போது இது திறமையானதல்ல.

ஸ்டீன் குறியீடு

ஸ்டீன் குறியீடு என்பது எந்தவொரு ஒற்றை க்யூபிட் பிழையையும் சரிசெய்யக்கூடிய ஒரு ஏழு-க்யூபிட் குறியீடு ஆகும். இது ஷோர் குறியீட்டை விட திறமையான குறியீடு மற்றும் கிளாசிக்கல் ஹேமிங் குறியீடுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது. இது குவாண்டம் நிலைகளைப் பாதுகாப்பது எப்படி என்பதைப் புரிந்துகொள்வதற்கான ஒரு மூலக்கல்லாகும். ஒரு இரைச்சலான நெட்வொர்க்கில் தரவை அனுப்புவதைப் போல. ஸ்டீன் குறியீடு, பெறப்பட்ட தரவுகளில் ஒற்றை-பிட் பிழைகளை அடையாளம் கண்டு சரிசெய்ய பெறுநரை அனுமதிக்கும் கூடுதல் செக்சம் பிட்களைச் சேர்ப்பது போன்றது.

மேற்பரப்புக் குறியீடுகள்

நடைமுறை QEC-க்கான மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய வேட்பாளர்களில் மேற்பரப்புக் குறியீடுகள் உள்ளன. அவை இடவியல் குறியீடுகள், அதாவது அவற்றின் பிழை-திருத்தும் பண்புகள் ஒரு மேற்பரப்பின் (பொதுவாக ஒரு 2D கட்டம்) இடவியலை அடிப்படையாகக் கொண்டவை. அவை அதிக பிழை வரம்பைக் கொண்டுள்ளன, அதாவது அவை இயற்பியல் க்யூபிட்களில் ஒப்பீட்டளவில் அதிக பிழை விகிதங்களைத் தாங்கிக்கொள்ளும். குவாண்டம் கணினிமயமாக்கலில் ஒரு முன்னணி தொழில்நுட்பமான சூப்பர் கண்டக்டிங் க்யூபிட்களுடன் செயல்படுத்துவதற்கும் அவற்றின் தளவமைப்பு நன்றாகப் பொருந்துகிறது. ஒரு தரையில் ஓடுகளை அடுக்கி வைப்பதைப் பற்றி சிந்தியுங்கள். மேற்பரப்புக் குறியீடுகள் இந்த ஓடுகளை ஒரு குறிப்பிட்ட வடிவத்தில் ગોઠવવું వంటివి, அங்கு ஏதேனும் சிறிய தவறான ગોઠવણી (பிழை) சுற்றியுள்ள ஓடுகளைப் பார்த்து எளிதாக அடையாளம் கண்டு சரிசெய்ய முடியும்.

இடவியல் குறியீடுகள்

இடவியல் குறியீடுகள், மேற்பரப்புக் குறியீடுகளைப் போலவே, உள்ளூர் இடையூறுகளுக்கு எதிராக வலுவான வகையில் குவாண்டம் தகவலைக் குறியாக்கம் செய்கின்றன. தர்க்கரீதியான க்யூபிட்கள் அமைப்பின் உலகளாவிய பண்புகளில் குறியாக்கம் செய்யப்பட்டுள்ளன, இது உள்ளூர் இரைச்சலால் ஏற்படும் பிழைகளுக்கு குறைவாக ஆளாகிறது. இயற்பியல் வன்பொருளில் உள்ள குறைபாடுகளால் எழும் பிழைகளுக்கு எதிராக அதிக அளவு பாதுகாப்பை வழங்குவதால், பிழை-பொறுக்கும் குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்குவதற்கு அவை மிகவும் கவர்ச்சிகரமானவை.

பிழைப் பொறுத்தலின் சவால்

குவாண்டம் கணக்கீட்டில் உண்மையான பிழைப் பொறுத்தலை அடைவது ஒரு பெரிய சவாலாகும். இது வலுவான QEC குறியீடுகளை உருவாக்குவது மட்டுமல்லாமல், கணக்கீடுகளைச் செய்வதற்கும் பிழைத் திருத்தத்திற்கும் பயன்படுத்தப்படும் குவாண்டம் வாயில்களும் பிழை-பொறுக்கும் தன்மை கொண்டவை என்பதை உறுதிப்படுத்த வேண்டும். இதன் பொருள், வாயில்கள் பிழைகளை அறிமுகப்படுத்தினாலும், இந்த பிழைகள் பரவி முழு கணக்கீட்டையும் சிதைக்காத வகையில் வடிவமைக்கப்பட வேண்டும்.

ஒவ்வொரு நிலையமும் ஒரு குவாண்டம் வாயிலைக் குறிக்கும் ஒரு தொழிற்சாலை அசெம்பிளி லைனைக் கவனியுங்கள். பிழைப் பொறுத்தல் என்பது ஒரு நிலையம் எப்போதாவது ஒரு தவறைச் செய்தாலும் (ஒரு பிழையை அறிமுகப்படுத்தினாலும்), ஒட்டுமொத்த தயாரிப்புத் தரம் உயர்வாக இருப்பதை உறுதி செய்வது போன்றது, ஏனெனில் அடுத்தடுத்த நிலையங்கள் இந்தப் பிழைகளைக் கண்டறிந்து சரிசெய்ய முடியும்.

பிழை வரம்பு மற்றும் அளவிடுதல்

எந்தவொரு QEC குறியீட்டிற்கும் ஒரு முக்கியமான அளவுரு அதன் பிழை வரம்பு ஆகும். பிழை வரம்பு என்பது நம்பகமான குவாண்டம் கணக்கீட்டிற்கு அனுமதிக்கும் போது இயற்பியல் க்யூபிட்கள் கொண்டிருக்கக்கூடிய அதிகபட்ச பிழை விகிதமாகும். பிழை விகிதம் வரம்பை மீறினால், QEC குறியீடு பிழைகளை திறம்பட சரிசெய்யத் தவறிவிடும், மேலும் கணக்கீடு நம்பமுடியாததாகிவிடும்.

அளவிடுதல் மற்றொரு பெரிய சவால். ஒரு பயனுள்ள குவாண்டம் கணினியை உருவாக்க மில்லியன் கணக்கான அல்லது பில்லியன் கணக்கான இயற்பியல் க்யூபிட்கள் தேவைப்படும். இவ்வளவு பெரிய அளவில் QEC-ஐ செயல்படுத்துவதற்கு க்யூபிட் தொழில்நுட்பம், கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் மற்றும் பிழைத் திருத்த நெறிமுறைகளில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றங்கள் தேவைப்படும். ஒரு பெரிய கட்டிடத்தைக் கட்டுவதை கற்பனை செய்து பாருங்கள். குவாண்டம் கணினிமயமாக்கலில் அளவிடுதல் என்பது கட்டிடத்தின் அடித்தளம் மற்றும் கட்டமைப்பு ஒருமைப்பாடு அனைத்து தளங்கள் மற்றும் அறைகளின் எடை மற்றும் சிக்கலான தன்மையை ஆதரிக்க முடியும் என்பதை உறுதி செய்வது போன்றது.

பல்வேறு குவாண்டம் கணினி தளங்களில் குவாண்டம் பிழைத் திருத்தம்

QEC பல்வேறு குவாண்டம் கணினி தளங்களில் தீவிரமாக ஆராயப்பட்டு உருவாக்கப்பட்டு வருகிறது, ஒவ்வொன்றும் அதன் தனித்துவமான சவால்கள் மற்றும் வாய்ப்புகளைக் கொண்டுள்ளது:

சூப்பர் கண்டக்டிங் க்யூபிட்கள்

சூப்பர் கண்டக்டிங் க்யூபிட்கள் சூப்பர் கண்டக்டிங் பொருட்களால் செய்யப்பட்ட செயற்கை அணுக்கள் ஆகும். அவை தற்போது குவாண்டம் கணினிமயமாக்கலுக்கான மிகவும் மேம்பட்ட மற்றும் பரவலாகப் பின்பற்றப்படும் தளங்களில் ஒன்றாகும். சூப்பர் கண்டக்டிங் க்யூபிட்களில் QEC ஆராய்ச்சி, ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட க்யூபிட்களின் வரிசைகளைப் பயன்படுத்தி மேற்பரப்புக் குறியீடுகள் மற்றும் பிற இடவியல் குறியீடுகளை செயல்படுத்துவதில் கவனம் செலுத்துகிறது. கூகிள், ஐபிஎம் மற்றும் ரிகெட்டி போன்ற நிறுவனங்கள் இந்த அணுகுமுறையில் அதிக முதலீடு செய்துள்ளன.

சிக்கவைக்கப்பட்ட அயனிகள்

சிக்கவைக்கப்பட்ட அயனிகள் மின்காந்த புலங்களைப் பயன்படுத்தி கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மற்றும் சிறைபிடிக்கப்பட்ட தனிப்பட்ட அயனிகளை (மின்சாரம் ஏற்றப்பட்ட அணுக்கள்) பயன்படுத்துகின்றன. சிக்கவைக்கப்பட்ட அயனிகள் அதிக நம்பகத்தன்மை மற்றும் நீண்ட ஒத்திசைவு நேரங்களை வழங்குகின்றன, இது அவற்றை QEC-க்கு கவர்ச்சிகரமானதாக ஆக்குகிறது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் சிக்கவைக்கப்பட்ட-அயனி கட்டமைப்புகளுக்கு பொருத்தமான பல்வேறு QEC திட்டங்களை ஆராய்ந்து வருகின்றனர். IonQ இந்தத் துறையில் ஒரு முன்னணி நிறுவனமாகும்.

போட்டானிக் க்யூபிட்கள்

போட்டானிக் க்யூபிட்கள் குவாண்டம் தகவலைக் குறியாக்கம் செய்ய போட்டான்களை (ஒளியின் துகள்கள்) பயன்படுத்துகின்றன. போட்டானிக் க்யூபிட்கள் ஒத்திசைவு மற்றும் இணைப்புத்தன்மையின் அடிப்படையில் நன்மைகளை வழங்குகின்றன, இது அவற்றை நீண்ட தூர குவாண்டம் தொடர்பு மற்றும் விநியோகிக்கப்பட்ட குவாண்டம் கணினிமயமாக்கலுக்கு பொருத்தமானதாக ஆக்குகிறது. போட்டானிக் க்யூபிட்களில் QEC திறமையான ஒற்றை-போட்டான் மூலங்கள் மற்றும் கண்டறிதல்கள் தொடர்பான சவால்களை எதிர்கொள்கிறது. Xanadu போன்ற நிறுவனங்கள் இந்த அணுகுமுறையில் முன்னோடிகளாக உள்ளன.

நடுநிலை அணுக்கள்

நடுநிலை அணுக்கள் ஆப்டிகல் லேட்டிஸ்களில் சிக்கவைக்கப்பட்ட தனிப்பட்ட நடுநிலை அணுக்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. அவை ஒத்திசைவு, இணைப்புத்தன்மை மற்றும் அளவிடுதல் ஆகியவற்றின் சமநிலையை வழங்குகின்றன. ஆராய்ச்சியாளர்கள் நடுநிலை அணு க்யூபிட்களின் குறிப்பிட்ட குணாதிசயங்களுக்கு ஏற்றவாறு QEC திட்டங்களை உருவாக்கி வருகின்றனர். ColdQuanta இந்த பகுதியில் ஒரு முக்கிய பங்குதாரர்.

குவாண்டம் பிழைத் திருத்தத்தின் தாக்கம்

QEC-யின் வெற்றிகரமான வளர்ச்சி மற்றும் செயல்படுத்தல் குவாண்டம் கணினிமயமாக்கலின் எதிர்காலத்தில் ஆழமான தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும். இது சிக்கலான குவாண்டம் நெறிமுறைகளை நம்பத்தகுந்த வகையில் செயல்படுத்தக்கூடிய பிழை-பொறுக்கும் குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்க உதவும், தற்போது கிளாசிக்கல் கணினிகளுக்கு தீர்க்க முடியாத சிக்கல்களைத் தீர்ப்பதற்கான அவற்றின் முழு திறனையும் திறக்கும். சில சாத்தியமான பயன்பாடுகள் பின்வருமாறு:

முன்னோக்கிய பாதை: ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு

QEC-யின் சவால்களை అధిగమించి, பிழை-பொறுக்கும் குவாண்டம் கணினிமயமாக்கலை அடைய குறிப்பிடத்தக்க ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டு முயற்சிகள் இன்னும் தேவைப்படுகின்றன. இந்த முயற்சிகள் பின்வருமாறு:

முடிவுரை

குவாண்டம் பிழைத் திருத்தம் நடைமுறை குவாண்டம் கணினிகளை உணர்ந்து கொள்வதற்கான ஒரு முக்கியமான செயல்படுத்தும் தொழில்நுட்பமாகும். குறிப்பிடத்தக்க சவால்கள் இருந்தாலும், চলমান ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டு முயற்சிகள் இந்தத் துறையை சீராக முன்னேற்றி வருகின்றன. QEC நுட்பங்கள் முதிர்ச்சியடைந்து, க்யூபிட் தொழில்நுட்பம் மேம்படும்போது, எண்ணற்ற தொழில்கள் மற்றும் அறிவியல் துறைகளில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும் பிழை-பொறுக்கும் குவாண்டம் கணினிகளின் தோற்றத்தை நாம் எதிர்பார்க்கலாம். பிழை-பொறுக்கும் குவாண்டம் கணினிமயமாக்கலை நோக்கிய பயணம் ஒரு சிக்கலான மற்றும் சவாலான ஒன்றாகும், ஆனால் சாத்தியமான வெகுமதிகள் மகத்தானவை, இது அறிவியல் கண்டுபிடிப்பு மற்றும் தொழில்நுட்ப கண்டுபிடிப்புகளின் ஒரு புதிய சகாப்தத்தைத் திறக்கும் என்று உறுதியளிக்கிறது. மிகவும் சக்திவாய்ந்த கிளாசிக்கல் கணினிகளுக்கு கூட சாத்தியமில்லாத சிக்கல்களை குவாண்டம் கணினிகள் வழக்கமாகத் தீர்க்கும் ஒரு எதிர்காலத்தை கற்பனை செய்து பாருங்கள். அந்த எதிர்காலத்தைத் திறப்பதற்கான திறவுகோல் QEC ஆகும்.

QEC-யின் வளர்ச்சி ஒரு கூட்டு உலகளாவிய முயற்சியை நம்பியுள்ளது. பல்வேறு நாடுகள் மற்றும் பின்னணியைச் சேர்ந்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் சிக்கலான சவால்களைத் தீர்க்க தங்கள் நிபுணத்துவத்தை பங்களிக்கின்றனர். சர்வதேச ஒத்துழைப்புகள், திறந்த மூல மென்பொருள் மற்றும் பகிரப்பட்ட தரவுத்தொகுப்புகள் இந்தத் துறையில் முன்னேற்றத்தை விரைவுபடுத்துவதற்கு முக்கியமானவை. ஒரு கூட்டு மற்றும் உள்ளடக்கிய சூழலை வளர்ப்பதன் மூலம், நாம் கூட்டாக தடைகளைத் தாண்டி குவாண்டம் கணினிமயமாக்கலின் மாற்றும் திறனைத் திறக்க முடியும்.