การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมมีผลข้างเคียงสำหรับเซ็นเซอร์

เราเคยชินกับแนวคิดที่ว่าในทางการแพทย์ การแก้ไขง่ายๆ มักจะมาพร้อมกับผลข้างเคียง ตัวอย่างเช่น การบรรเทาอาการปวดศีรษะอาจทำให้คุณง่วงได้ ตอนนี้ปรากฎว่าใช้หลักการที่คล้ายกันกับการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม (QEC) แม้ว่าโปรโตคอล QEC ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้อุปกรณ์ควอนตัมมีความแม่นยำโดยขจัดเสียงรบกวนจากสิ่งแวดล้อม นักวิจัยจาก ETH Zurich ในสวิตเซอร์แลนด์

และสถาบัน

เทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ในสหรัฐอเมริกาได้แสดงให้เห็นว่า QEC ยังสามารถแนะนำอคติในเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ควอนตัม . ในการวิเคราะห์ นักวิจัยแนะนำให้แก้ไขผลข้างเคียงนี้ซึ่งอาจพิสูจน์ได้ว่ามีความสำคัญในการพัฒนาเซ็นเซอร์ควอนตัมเชิงพาณิชย์สำหรับการนำทางและการสำรวจสิ่งแวดล้อม 

รวมถึงการใช้งานอื่นๆ เซ็นเซอร์ควอนตัมมักจะดีกว่าเซ็นเซอร์แบบดั้งเดิมในการตรวจจับสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก หรือการวัดปริมาณ เช่น อุณหภูมิและความดัน อย่างไรก็ตาม มีข้อเสีย: เอฟเฟกต์ควอนตัมแบบเดียวกันที่ให้ความไวของอุปกรณ์เหล่านี้ยังถูกทำลายได้ง่ายมากด้วยเสียงที่เทียบเท่ากับเสียงแตก

ในหูฟังของคุณหรือความบกพร่องบนขอบหน้าจอคอมพิวเตอร์ของคุณ เนื่องจากเสียงรบกวนจากสิ่งแวดล้อมสามารถทำให้เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ควอนตัมไม่ถูกต้อง โปรโตคอล QEC จึงถูกกำหนดขึ้นเพื่อยกเลิกเสียงรบกวนในทุกขั้นตอนของกระบวนการตรวจจับ แต่ละครั้งที่เซ็นเซอร์ดำเนินการบางอย่าง

เพื่อตรวจจับปริมาณความสนใจ โปรโตคอลจะแก้ไขสัญญาณที่เป็นผลลัพธ์ก่อนการตรวจจับครั้งต่อไปจะเกิดขึ้น คล้ายกับกะลาสีเรือที่แก้ไขเส้นทางของเรือขณะที่มันเคลื่อนที่ผ่านน้ำที่เชี่ยวกรากซึ่งดันไปในทิศทางที่สุ่ม การแก้ไขล่าช้า สิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับควอนตัมเซนเซอร์ที่เหมือนจริงใดๆ นั้น 

“การบังคับทิศทาง” นี้ไม่สามารถเกิดขึ้นทันทีหลังจากที่เรือเริ่มเปลี่ยนทิศทาง มีความล่าช้าเล็กน้อยระหว่างข้อผิดพลาดและการแก้ไขนักฟิสิกส์ที่และผู้เขียนร่วมของการศึกษาอธิบายถึงการวิจัย ในวันแรก ๆ ของการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม คุณเพียงแค่คิดว่ามีการแก้ไขข้อผิดพลาดที่สมบูรณ์แบบ 

แต่นั่นจะไม่เกิดขึ้นจริง

นั่นไม่ใช่สิ่งที่เรามีในตอนนี้” ไรเตอร์กล่าว ด้วยเซ็นเซอร์ที่อิงตามอะตอมที่เย็นจัดซึ่งควบคุมโดยแสงเลเซอร์ อธิบายว่าการแก้ไขข้อผิดพลาดที่สมบูรณ์แบบนั้นต้องใช้เลเซอร์ที่ทรงพลังอย่างไม่มีที่สิ้นสุด “ปัจจุบัน QEC กำลังอยู่ในขั้นทดลอง ดังนั้นเราต้องทำให้เป็นจริงมากขึ้นเกี่ยวกับเรื่องนี้” เขาตั้งข้อสังเกต

นักฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยแอริโซนา สหรัฐอเมริกา ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษานี้ ยอมรับว่าเราต้องการแบบจำลองการแก้ไขข้อผิดพลาดทางทฤษฎีที่สมจริงและเหมาะสมยิ่งขึ้น เพื่อให้เข้าใจอย่างถ่องแท้ถึงวิธีทำให้เซ็นเซอร์ควอนตัมมีความแม่นยำมากที่สุด “งานนี้สำรวจปัญหาที่ถูกมองข้ามในอดีต” 

เขากล่าว “เมื่อคุณทำการแก้ไขข้อผิดพลาดด้วยการทำงานที่มีความเร็วจำกัด จะมีผลข้างเคียงบางอย่างเกี่ยวกับความสามารถในการประมาณค่าพารามิเตอร์ในระบบ [ที่การตรวจจับกำลังดำเนินการ]”การวัดแบบลำเอียงผลข้างเคียงที่ Reiter และผู้ทำงานร่วมกันระบุได้คือความลำเอียงที่สอดคล้องกัน

ของเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ ซึ่งคล้ายกับเรือที่มีแนวโน้มจะล่องลอยไปตามทิศทางของกระแสน้ำ ความลำเอียงนี้หมายความว่าการอ่านค่าทั้งหมดของเซ็นเซอร์จะค่อนข้างคลาดเคลื่อน และอาจไม่สมจริงด้วยซ้ำ ยิ่งไปกว่านั้น อคติอาจนำไปสู่การประมาณค่าสัญญาณขั้นต่ำที่เซ็นเซอร์ตรวจจับได้ในแง่ดีมากเกินไป

กรณีเฉพาะ

ที่ Reiter และเพื่อนร่วมงานพิจารณาในการศึกษาของพวกเขาเกี่ยวข้องกับการนำ QEC ไปใช้ในกระบวนการตรวจจับสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าโดยใช้ระบบของควอนตัมบิต (qubits) ที่เหมือนกันจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม ในการศึกษา พวกเขาแสดงให้เห็นว่าข้อสรุปของพวกเขาเป็นจริง

สำหรับเซ็นเซอร์ควอนตัมโดยทั่วไป พูดง่ายๆ ว่า “เมื่อคุณใช้การแก้ไขข้อผิดพลาด คุณต้องดูแลอคติที่มาจากการแก้ไขที่จำกัด” Ivan Rojkovนักศึกษาระดับปริญญาเอกของ ETH และผู้เขียนนำของการศึกษา กล่าวผลงานของทีมงานยังมีข้อเสนอแนะว่าสามารถแก้ไขผลข้างเคียงของ QEC ที่เป็นจริงได้

อย่างไร กล่าวคือ นักวิจัยสามารถคาดการณ์ความลำเอียงที่เกิดจาก QEC และอธิบายได้ตั้งแต่ต้น “ถ้าคุณมีข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับความเร็วที่คุณแก้ไขและเสียงรบกวนในระบบของคุณเป็นอย่างไร คุณก็สามารถระบุความแรงของข้อผิดพลาดและจัดประเภทให้มีการสอบเทียบเซ็นเซอร์ใหม่ได้” อธิบาย

 ชี้ให้เห็นว่าการดำเนินการแก้ไขข้อผิดพลาดในเซ็นเซอร์ควอนตัมนั้นมีความท้าทายทางเทคนิคในระยะเวลาอันใกล้ และเทียบได้กับงานในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดเล็ก ทีมงาน ETH-MIT มองในแง่ดีเกี่ยวกับผลกระทบของงานที่อาจเกิดขึ้นในอนาคตกล่าวว่าการรวมกันของ QEC 

และการแก้ไขอคติสามารถช่วยนักฟิสิกส์ผลักดันอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูงอยู่แล้ว (เช่น นาฬิกาอะตอม สามารถวัดเวลาด้วยความแม่นยำ 10 -15s) ยิ่งไปกว่านั้น และด้วยบริษัทสตาร์ทอัพหลายแห่งที่ทำงานเพื่อนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในเชิงพาณิชย์สำหรับการใช้งานในการนำทาง ความต้องการความเข้าใจ

โดยละเอียดเกี่ยวกับผลกระทบของควอนตัมและโปรโตคอลข้อมูลควอนตัมนั้นเหนือกว่าการวิจัยเชิงวิชาการ แม้ว่า Reiter เน้นย้ำว่างานใหม่นี้เกี่ยวข้องกับฟิสิกส์พื้นฐานด้วยเช่นกัน “คุณสามารถวัดผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพเพียงเล็กน้อยและอาจได้รับข้อมูลเชิงลึกที่ดีขึ้นเกี่ยวกับธรรมชาติของจักรวาล

ดูเหมือนว่าแท่งคัปปลิ้งแบบเบาช่วยให้การเริ่มต้นของการซิงโครไนซ์เสร็จสมบูรณ์ เนื่องจากความแข็งแรงของคัปปลิ้งนั้นค่อนข้างใหญ่ ในทางตรงกันข้าม แท่งที่หนักกว่านั้นมีความแข็งแรงของคัปปลิ้งที่อ่อนแอ ซึ่งส่งผลให้เมโทรนอมสั่นออกจากเฟส นอกจากนี้ เรายังได้รับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับเครื่องเมตรอนอมคู่ของเราตามกฎข้อที่สองของนิวตัน 

credit: coachwalletoutletonlinejp.com tnnikefrance.com SakiMono-BlogParts.com syazwansarawak.com paulojorgeoliveira.com NewenglandBloggersMedia.com FemmePorteFeuille.com mugikichi.com gallerynightclublv.com TweePlebLog.com