Correcció d'errors quàntics
From Wikipedia, the free encyclopedia
La correcció d'errors quàntics s'usa en computació quàntica per protegir la informació quàntica d'errors deguts, per exemple, a la decoherència. La correcció d'errors quàntics és essencial si es vol aconseguir una computació quàntica a prova d'errors, això és, que es puga desenvolupar en condicions realistes. Experimentalment no només es troba decoherència en la informació quàntica emmagatzemada, sinó també defectes en les portes lògiques quàntiques, en la preparació de l'estat quàntic inicial, i en la mesura.
La detecció i correcció d'errors clàssica es basa en la redundància: codificar un bit en forma de diversos bits. La forma més senzilla de corregir errors és emmagatzemar la informació diverses vegades, i si es troba que algunes de les còpies no coincideixen, prendre com a correcte el valor més repetit i descartar els que es desviïn. Aquest codi de repetició suposa que la probabilitat d'error p de cada bit és independent (i petita). D'aquesta forma, si s'han preparat tres còpies d'un bit, la probabilitat que es produeixi un error en un sol bit corregible és de l'ordre de p, enfront d'una probabilitat aproximadament de p² que es produeixi un error en dos bits.
La còpia d'informació quàntica no és possible, com demostra el teorema de no clonació. Això va semblar presentar un obstacle per a la formulació d'una teoria quàntica de correcció d'errors. No obstant això, es va trobar que és possible repartir la informació d'un qubit lògic en un estat altament entrellaçat de diversos qubits físics. Peter Shor va ser el primer a descobrir aquest mètode i va formular un codi quàntic de correcció emmagatzemant la informació d'un qubit en un estat altament entrellaçat de nou qubits.[1]
La correcció d'errors clàssica es basa en la mesura de síndromes per diagnosticar quin error està afectant a un estat codificat. Una vegada diagnosticat, es reverteix l'error aplicant una operació de correcció adequada per a aquesta síndrome. La correcció d'errors quàntica també pot emprar mesures de síndromes, que indica si un qubit ha estat afectat i, si és així, quin d'ells. Més encara, és possible determinar en quina forma ha estat afectat, de un petit conjunt de formes possibles. La mesura quàntica de la síndrome dona tota la informació possible sobre l'error que ha ocorregut, però gens sobre el valor està emmagatzemat en el qubit lògic; d'una altra forma, la mesura destruiria qualsevol superposició quàntica del qubit lògic, i l'entrellaçament amb uns altres qubits.