Các thuật toán lượng tử
Thuật toán là một thủ tục tuần tự từng bước cho máy vi tính biết cách giải quyết một vấn đề hay thực thi một tác vụ. Các thuật toán bình thường có thể chạy trên máy tính lượng tử, nhưng cũng có những thuật toán lượng tử được thiết kế đặc biệt để khai thác khả năng xử lí song song cố hữu của các qubit.
Bởi các thuật toán này hoạt động trên nguyên tắc tìm nghiệm từ một trong hai đáp số (0 hoặc 1, đúng hoặc sai, và vân vân), nên chúng không thể làm bất kì điều gì phi lí, hay không thể thực hiện trên lí thuyết đối với một máy vi tính thông thường. Tuy nhiên, cái chúng có thể làm được là giải các bài toán nhanh hơn nhiều. Một nhiệm vụ mà một máy vi tính thông thường cần hàng thế kỉ để hoàn tất, thì nếu sử dụng một thuật toán lượng tử vấn đề có thể được giải quyết chỉ trong vài ba phút.
Các thuật toán ấy tận dụng các cổng lô gic lượng tử để hoạt động trên số lượng qubit đã cho của dữ liệu input, đạt đỉnh điểm trong một phép đo làm biểu lộ kết quả. Trong số các thuật toán lượng tử, quan trọng nhất là thuật toán Grover và thuật toán Shor.
Sửa lỗi lượng tử
Các máy tính lượng tử quá tinh vi, thành ra chỉ việc nhìn vào chúng thôi là bạn đã có thể làm thay đổi trạng thái của các qubit theo nghĩa đen. Sự mất kết hợp tất yếu sẽ gây ra ‘nhiễu’, và các cổng lô gic thi thoảng sẽ trục trặc, y hệt như vẫn thường xảy ra trong máy tính cổ điển. Theo thông lệ, cách đơn giản nhất để sửa các lỗi như thế là thông qua sự đọ dôi, nghĩa là các bit thông tin được sao chép và gửi đi nhiều lần. Nếu có sai sót phát sinh, thì sự lặp lại sẽ trở nên lộn xộn và máy tính có thể phát hiện và sửa lỗi.
Thật không may, thủ thuật này không hoạt động đối với các qubit. Chúng ta không thể sao chép các trạng thái lượng tử của chúng bởi lẽ chúng ta không biết chúng ở trạng thái nào. Điều này được gọi là ‘định lí cấm nhân dòng’. Tuy nhiên, thông tin lưu trữ trên mỗi qubit có thể phân tán sang nhiều qubit bởi sự liên đới, chẳng hạn mã hóa nó thành spin của ba electron. Một khi làm như vậy, thì các sai sót có thể được phát hiện bởi các gọi là ‘phép đo hội chứng’ không gây nhiễu đối với sự chồng chất, và đề xuất những thủ tục hồi phục đa dạng có thể sửa lỗi mà không gây ra thêm sự mất kết hợp.
Vật lí Lượng tử Tốc hành
Gemma Lavender
Bản dịch của Thuvienvatly.com
Phần tiếp theo >>
