Wprowadzenie
Obliczenia kwantowe mają potencjał, by umożliwić efektywne rozwiązania zadań obliczeniowych, dla których nie znamy efektywnych algorytmów klasycznych, a być może takie algorytmy w ogóle nie istnieją. Istnieją jednak bardzo poważne wyzwania, które muszą zostać pokonane, zanim będziemy mogli niezawodnie realizować takie wielkoskalowe obliczenia kwantowe, które – jak mamy nadzieję – kiedyś staną się możliwe.
Sedno problemu tkwi w tym, że informacja kwantowa jest niezwykle krucha — można ją dosłownie zniszczyć samym patrzeniem na nią. Z tego powodu, aby działać poprawnie, komputery kwantowe muszą w ekstremalnym stopniu izolować przechowywane przez siebie informacje kwantowe od otaczającego środowiska. Jednocześnie komputery kwantowe muszą zapewniać bardzo precyzyjną kontrolę nad tą informacją kwantową, w tym właściwą inicjalizację, dokładne i niezawodne operacje unitarne oraz możliwość wykonywania pomiarów, dzięki którym można uzyskać wyniki obliczeń. Między tymi wymaganiami istnieje wyraźne napięcie i w początkach obliczeń kwantowych niektórzy uważali, że kruchość informacji kwantowej i jej podatność na niedokładności i szum środowiskowy ostatecznie uczynią obliczenia kwantowe niemożliwymi.
Dziś mało kto wątpi, że zbudowanie dokładnego i niezawodnego wielkoskalowego komputera kwantowego to ogromne wyzwanie. Mamy jednak kluczowe narzędzie, które nam w tym pomaga — kwantową korekcję błędów — co sprawia, że większość znawców dziedziny jest optymistycznie nastawiona do tego, że wielkoskalowe obliczenia kwantowe pewnego dnia staną się rzeczywistością.
W tym kursie zajmiemy się kwantową korekcją błędów, skupiając się na jej podstawach. W tej lekcji zapoznamy się wstępnie z kwantową korekcją błędów, w tym z pierwszym odkrytym kwantowym kodem korekcji błędów — 9-Qubitowym kodem Shora — oraz omówimy fundamentalne pojęcie w kwantowej korekcji błędów znane jako dyskretyzacja błędów.
Wideo do lekcji
W poniższym filmie John Watrous przeprowadzi Cię przez treść tej lekcji dotyczącej korekcji błędów kwantowych. Możesz też otworzyć film na YouTube w osobnym oknie. Pobierz slajdy do tej lekcji.