เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง ภัยคุกคามจากรังสีคอสมิกต่อการคำนวณควอนตัมมากกว่าที่เคยคิดไว้

เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง ความประทับใจของศิลปินเกี่ยวกับรังสีคอสมิกที่กระทบกับชิป qubi ผู้บุกรุกจักรวาล : อนุภาคพลังจากอวกาศและการแผ่รังสีพื้นหลังตามธรรมชาติสามารถทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่แก้ไขได้ยากเมื่อชนกับชิปที่มีคิวบิตตัวนำยิ่งยวด นักฟิสิกส์กล่าวว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจต้องออกแบบใหม่เพื่อป้องกันการแผ่รังสีพื้นหลัง หลังจากการทดลองก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่ารังสีคอสมิกสามารถรบกวนการทำงานของควอนตัมบิต (qubits) 

ตัวนำยิ่งยวดอย่างรุนแรง ทีมงานระหว่างประเทศ

ที่นำโดยRobert McDermottจากมหาวิทยาลัยวิสคอนซินแมดิสัน สหรัฐอเมริกา ได้สรุปว่าวิธีการแก้ไขข้อผิดพลาดชั้นนำไม่น่าจะเกิดขึ้น แก้ไขปัญหาด้วยตัวเอง McDermott และเพื่อนร่วมงานแนะนำว่าอาจจำเป็นต้องมีการผสมผสานระหว่างการป้องกันและการเปลี่ยนแปลงในการออกแบบชิป qubit เพื่อรักษาข้อผิดพลาดให้อยู่ในระดับที่จัดการได้

รังสีคอสมิกสร้างความปวดหัวในการคำนวณแบบคลาสสิกมานานหลายทศวรรษ เมื่ออนุภาคที่มีพลังเหล่านี้บินเข้ามาจากอวกาศและชนชิปคอมพิวเตอร์ซิลิคอน หนึ่งบิตหรือมากกว่าในชิปอาจเปลี่ยนสถานะหรือพลิกกลับในลักษณะที่โปรแกรมเมอร์ไม่ได้ตั้งใจ หากข้อผิดพลาดเหล่านี้ไม่ได้รับการแก้ไข อาจส่งผลให้เกิดความบกพร่องที่สร้างความเสียหาย ซึ่งรวมถึง ในกรณีหนึ่งการบาดเจ็บของผู้โดยสารในเที่ยวบินของแควนตัสหลังจากข้อผิดพลาดการพลิกบิตที่ป้อนข้อมูลที่ไม่ถูกต้องไปยังเครื่องมือของเครื่องบิน

การแก้ไขข้อผิดพลาดรหัสพื้นผิวสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม ปัญหานี้ซับซ้อนกว่าเนื่องจากสถานะ qubit สามารถพลิกได้สองทิศทาง (แทนแกน X และ Z) มากกว่าทิศทางเดียว อย่างไรก็ตาม รูปแบบของการแก้ไขข้อผิดพลาดที่เรียกว่าโค้ดพื้นผิวสองมิติ โดยหลักการแล้ว ควรสามารถจัดการกับ qubit flips ได้ตราบเท่าที่ตัวประมวลผลควอนตัมตรงตามข้อกำหนดบางประการ

การแก้ไขข้อผิดพลาดรหัสพื้นผิวทำงาน

โดยการเข้ารหัสข้อมูลในคิวบิตตัวนำยิ่งยวดแผ่นเรียบ ซึ่งแต่ละอันเชื่อมต่อกับเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุด หากอัตราความผิดพลาดของการดำเนินการ qubit แต่ละรายการต่ำเพียงพอ ควรใช้ qubits เหล่านี้บางส่วนเพื่อระบุและแก้ไขข้อผิดพลาดใน qubits ที่อยู่ใกล้เคียงผ่านการดำเนินการแบบ multi-qubit ข้อกำหนดอื่น ๆ คือข้อผิดพลาดไม่สามารถสัมพันธ์กันได้ – กล่าวอีกนัยหนึ่งข้อผิดพลาดที่ส่งผลกระทบต่อหนึ่ง qubit ไม่สามารถส่งผลกระทบต่อเพื่อนบ้านได้ในเวลาเดียวกัน

น่าเสียดายที่ทีมของ McDermott ค้นพบว่าข้อผิดพลาดที่เกิดจากรังสีคอสมิกและรังสีแกมมาจากรังสีพื้นหลังไม่ตรงตามเงื่อนไขที่สองนี้ “โดยพื้นฐานแล้ว เรากำลังค้นหากลไกหลายอย่างสำหรับข้อผิดพลาดที่สัมพันธ์กัน” Chris Wilenนักศึกษาระดับปริญญาเอกที่วิสคอนซินและผู้เขียนนำของการศึกษาใหม่เกี่ยวกับการวิจัยกล่าวกับPhysics World

พิษกึ่งอนุภาคเพื่อศึกษาข้อผิดพลาดที่สัมพันธ์กันเหล่านี้และหาปริมาณผลกระทบ McDermott และเพื่อนร่วมงานได้สร้างชิปที่มี qubits สองคู่: คู่หนึ่งคั่นด้วย 340 μm และอีกคู่โดย 640 μm ขณะดำเนินการควอนตัมบนระบบสี่ควิบิตนี้ นักฟิสิกส์สังเกตเห็นการกระโดดพร้อมกันจำนวนมากในประจุที่เกิดจากคิวบิตที่จับคู่ เมื่อพวกเขาจำลองการระเบิดของประจุโดยใช้ชุดเครื่องมือฟิสิกส์ของอนุภาคมาตรฐาน พวกเขาพบว่าการกระโดดที่สัมพันธ์กันนั้นเกิดจากการชนกันระหว่างชิปกับส่วนผสมของรังสีแกมมาและรังสีคอสมิก

ความน่าจะเป็นของการกระโดดที่สัมพันธ์กันสูงที่สุด

สำหรับคู่ qubit ที่มีการแยกทางกายภาพที่เล็กที่สุด ซึ่งบ่งชี้ว่าระยะห่างระหว่าง qubits ห่างกันมากขึ้นจะช่วยลดผลกระทบโดยตรงของอนุภาคที่มีพลังที่กระทบกับชิป อย่างไรก็ตาม กลุ่มนี้ยังพบปัญหาที่ยุ่งยากกว่าอีกด้วย: พลังงานที่ปล่อยออกมาจากการโจมตีเหล่านี้ในท้ายที่สุดจะถูกถ่ายโอนไปยังซับสเตรต qubit ในรูปของ phonons ซึ่งเป็นแรงสั่นสะเทือนในวัสดุและสามารถนำไปสู่การสร้าง quasiparticles เมื่อโฟนอนเหล่านี้แพร่กระจาย ทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่สัมพันธ์กันประเภทอื่นๆ และข้อผิดพลาดเหล่านี้ส่งผลต่อชิปขนาดมิลลิเมตรทั้งหมด ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า quasiparticle poisoning และ Wilen กล่าวว่า “อาจสร้างความเสียหายอย่างมากต่อการแก้ไขข้อผิดพลาด” เว้นแต่จะสามารถบรรเทาได้

ความท้าทายของจักรวาล: การปกป้องซูเปอร์คอมพิวเตอร์จากภัยคุกคามจากต่างดาวการเขียนในธรรมชาตินักวิจัยแนะนำวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้สองวิธี หนึ่งคือปกป้องโปรเซสเซอร์ควอนตัมโดยป้องกันมันด้วยตะกั่วและย้ายไปยังไซต์ใต้ดิน เช่นเดียวกับที่ได้ทำไปแล้วสำหรับการทดลองเรื่องสสารมืดและการตรวจจับนิวตริโนที่มีความไวต่อรังสีเป็นพิเศษ อีกวิธีหนึ่งคือการลดความไวของ qubits โดยการเพิ่มวัสดุลงในชิปที่สามารถดักจับ quasiparticles หรือช่องทางออกจากซับสเตรต qubit “มันเป็นสิ่งกีดขวางบนถนนที่เราจะผ่านพ้นไป” วิลเลนกล่าว พร้อมเสริมว่ากลุ่มวิสคอนซินมีแผนที่จะสำรวจกลยุทธ์การบรรเทาผลกระทบหลายประการในอนาคต

การสแกนด้วยเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน (PET) และการสแกนด้วยกล้องแกมมายืนยันว่าไมโครพลาสติกได้แพร่กระจายไปทั่วร่างกายของสัตว์แต่ละตัว ตลอดระยะเวลาการสังเกต 48 ชั่วโมง พลาสติกจะผ่านเข้าไปและถูกดูดเข้าไปที่กระเพาะอาหาร ลำไส้ ตับ ม้าม หัวใจ ปอด ไต กระเพาะปัสสาวะ และอวัยวะอื่นๆ นักวิจัยยังสังเกตเห็นการสะสมของ copper-64 ที่ติดฉลากกัมมันตภาพรังสีในเนื้อเยื่อ

เรดิโอโครมาโตกราฟีแบบชั้นบางของ Ex vivoยืนยันว่าสัญญาณ PET ขนาดเล็กนั้นมาจากไมโครพลาสติกที่ติดฉลากกัมมันตภาพรังสีไม่ใช่รูปแบบอื่นของ copper-64 และอวัยวะต่างๆ ถูกระบุโดยใช้การสแกนด้วยเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ (CT) ที่ได้รับพร้อมกัน เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง