นักวิจัยรายงานการค้นพบของพวกเขาในการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 16 มิถุนายนในวารสารNature ที่สำคัญงานของพวกเขายังชี้ไปที่กลยุทธ์การบรรเทาผลกระทบ

ศาสตราจารย์ Robert McDermott จาก UW-Madison ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษากล่าวว่า "ฉันคิดว่าผู้คนกำลังเข้าใกล้ปัญหาการแก้ไขข้อผิดพลาดในแง่ดีมากเกินไป ทำให้สมมติฐานที่ว่าข้อผิดพลาดไม่มีความสัมพันธ์กันอย่างสุ่มสี่สุ่มห้า "การทดลองของเราแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าข้อผิดพลาดมีความสัมพันธ์กัน แต่เมื่อเราระบุปัญหาและพัฒนาความเข้าใจทางกายภาพอย่างลึกซึ้ง เราจะหาวิธีแก้ไข"

บิตในคอมพิวเตอร์คลาสสิกสามารถเป็น 1 หรือ 0 ก็ได้ แต่ qubits ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถเป็น 1, 0 หรือส่วนผสมโดยพลการ -- การซ้อนทับ -- ของ 1 และ 0 บิตคลาสสิกแล้วเท่านั้น ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการพลิกบิต เช่น เมื่อ 1 พลิกไปที่ 0 อย่างไรก็ตาม Qubits สามารถสร้างข้อผิดพลาดได้สองประเภท: การพลิกบิตหรือการพลิกเฟส โดยที่สถานะการทับซ้อนของควอนตัมจะเปลี่ยนไป

ในการแก้ไขข้อผิดพลาด คอมพิวเตอร์ต้องตรวจสอบเมื่อเกิดข้อผิดพลาด แต่กฎของฟิสิกส์ควอนตัมกล่าวว่าสามารถตรวจสอบข้อผิดพลาดได้ครั้งละหนึ่งประเภทใน qubit เดียว ดังนั้นจึงมีการเสนอโปรโตคอลการแก้ไขข้อผิดพลาดอันชาญฉลาดที่เรียกว่ารหัสพื้นผิว รหัสพื้นผิวเกี่ยวข้องกับอาร์เรย์จำนวนมากของ qubits ที่เชื่อมต่อ - บางส่วนทำงานด้านการคำนวณในขณะที่ส่วนอื่น ๆ ได้รับการตรวจสอบเพื่อสรุปข้อผิดพลาดใน qubits การคำนวณ อย่างไรก็ตาม โปรโตคอลรหัสพื้นผิวทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือก็ต่อเมื่อเหตุการณ์ที่ก่อให้เกิดข้อผิดพลาดถูกแยกออก โดยส่งผลกระทบอย่างน้อยสองสาม qubits

ในการทดลองก่อนหน้านี้ กลุ่มของ McDermott ได้เห็นคำแนะนำว่ามีบางอย่างทำให้ qubits หลายตัวพลิกกลับพร้อมกัน ในการศึกษาใหม่นี้ พวกเขาถามโดยตรงว่าการพลิกเหล่านี้เป็นอิสระหรือมีความสัมพันธ์กันหรือไม่

ทีมวิจัยได้ออกแบบชิปที่มีสี่ qubits ที่ทำจากไนโอเบียมและอะลูมิเนียมที่มีตัวนำยิ่งยวด นักวิทยาศาสตร์ทำให้ชิปเย็นลงจนเกือบเป็นศูนย์สัมบูรณ์ ซึ่งทำให้ชิปเป็นตัวนำยิ่งยวดและปกป้องชิปจากการรบกวนที่เกิดจากข้อผิดพลาดจากสภาพแวดล้อมภายนอก

เพื่อประเมินว่า qubit flips มีความสัมพันธ์กันหรือไม่ นักวิจัยได้วัดความผันผวนของค่า offset สำหรับทั้งสี่ qubits ค่าชดเชยที่ผันผวนเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าที่ควิบิต

ทีมสังเกตความเสถียรสัมพัทธ์เป็นเวลานานตามด้วยการกระโดดอย่างฉับพลันในการชาร์จออฟเซ็ต ยิ่งสอง qubits ชิดกันมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งมีโอกาสกระโดดพร้อมกันมากขึ้นเท่านั้น การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันเหล่านี้มักเกิดจากรังสีคอสมิกหรือรังสีพื้นหลังในห้องแล็บ ซึ่งทั้งคู่จะปล่อยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าออกมา เมื่อหนึ่งในอนุภาคเหล่านี้กระทบกับชิป จะเป็นการเพิ่มค่าใช้จ่ายที่ส่งผลต่อคิวบิตในบริเวณใกล้เคียง

ผลกระทบในพื้นที่นี้สามารถลดลงได้อย่างง่ายดายด้วยการเปลี่ยนแปลงการออกแบบที่เรียบง่าย ความกังวลที่ใหญ่กว่าคือสิ่งที่จะเกิดขึ้นต่อไป

"ถ้าแบบจำลองของเราเกี่ยวกับการกระแทกของอนุภาคถูกต้อง เราก็คาดหวังว่าพลังงานส่วนใหญ่จะถูกแปลงเป็นการสั่นสะเทือนในชิปที่แพร่กระจายในระยะทางไกล" Chris Wilen นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาและผู้เขียนนำของการศึกษากล่าว "ในขณะที่พลังงานกระจายไป การรบกวนจะนำไปสู่การพลิกควิบิตซึ่งมีความสัมพันธ์กันทั่วทั้งชิป"