Pavel Pantelejev (afb: MSU)
In de kwantummechanica moet je leren leven met onzekerheid. De grote vraag is dan ook wat je met de resultaten uit die onzekere wereld aan kan. Hoe zeker zijn de uitkomsten van zo’n onzekere technologie en kun je je gegevens ook voor langere tijd opslaan of is dat onzeker? Nu zouden een paar Russische onderzoekers hebben aangetoond dat kwantumgegevens net zo goed bewaard kunnen worden als klassiek opgeslagen informatie. In theorie, althans.
Al vele duizenden jaren heeft de mensheid geleerd informatie op te slaan op een houdbare manier. Mensen zijn begonnen met, hoogstwaarschijnlijk, hout als informatiedrager, maar zijn later overgestapt op steen en kleitabletten, perkament, papier, vinyl, casettebandjes en harde schijven. Vanaf de jaren 80 zijn onderzoekers gaan nadenken over het opslaan van informatie in een kwantumsysteem dat onderhevig is aan een grote mate van onzekerheid.
Nu hebben Pavel Pantelejev en Gleb Kalatsjev van de Moskouse staatsuniversiteit dus laten zien dat dat geen probleem is. Dat deden ze door twee klassieke methodes te combineren. Ze bedachten nieuwe technieken om achter hun eigenschappen te komen. De nieuwe methode zou ook geschikt zijn voor kwantumcomputers met (veel) meer dan de rond honderd kwantumbits die kwantumrekentuigen nu nog hebben. Sommige kwantumondrrzoekers vrezen dat naarmate het aantal kwantumbits toeneemt, de hanteerbaarheid van de kwantumcomputer steeds lastiger wordt.
De onderzoekers toonden ook aan dat hun kwantummethode een rol kan spelen in het testen van klassieke informatie op fouten, terwijl dat na zo’n dertig jaar zoeken ook door een andere groep werd ontdekt.
Het is vrijwel onmogelijk informatie voor altijd ongeschonden te bewaren. Dat gold voor de oude opslagmethodes, maar ook voor de huidige om informatie op te slaan op harde schijven en andere informatiedragers. Er zijn methoden ontwikkeld om dergelijke fouten te repareren, maar dat schijnt voor kwantumrekentuigen een heidens karwei te zijn.
Pantelejev: “Kwantumbits zijn echt slecht. Dat is een en al ruis.” Er werd gewerkt aan oplossingen, maar tot nu toe niet met niet veel succes. De techniek met klassieke foutcorrigerende codes was al veel verder, waarbij drie eigenschappen een rol spelen. Het bleek dat je bij kwantumsystemen een vierde eiegenschap moest meenemen en dat was een probleem. Die klassieke codes zijn onmisbaar voor de kwantumcodes (voor foutcorrectie).
Opgelost
Uiteindelijk heeft het tweetal, mede op basis van werk van veel collega’s, dit probleem dus opgelost (alweer; in theorie). Het probleem wordt ook niet groter als het aantal elementen in een kwantumcomputer groeit. “Dat brengt de theoretisch kwaliteit van deze kwantumcodes op het punt van de klassieke (digitale; as) codes voor vele jaren”, zegt Naomi Nickerson van het kwantumcomputerbedrijf PsiQuantum.
Pantelejev en Kalatsjev zien hun kwantumcode als een klassieke code met een speciale eigenschap. Als de door hun methode gecodeerde gegevens veel fouten bevatten, betekent dit dat controles die bijna altijd zullen ontdekken. Deze eigenschap wordt lokale testbaarheid genoemd. Naar zo’n foutcorrectiesysteem voor kwantumcomputers is (dus) lange tijd gezocht.
Bron: Quanta Magazine