Het verliezen van informatie kan contra-intuïtief lijken in het klassieke computergebruik, waar het bewaren en verwerken van gegevens de kernactiviteiten van een computer vormen. Op het gebied van kwantumcomputing kan het opzettelijk weggooien of verliezen van bepaalde soorten informatie echter het algehele computerproces ten goede komen. Dit concept benadrukt een van de fundamentele verschillen tussen klassieke en kwantuminformatieverwerking. Hier zijn twee belangrijke manieren waarop gecontroleerd verlies van informatie helpt bij quantum computing:

1. Kwantumsuperpositie en decoherentie:

Kwantumsuperpositie is een fundamenteel concept in de kwantummechanica, waardoor deeltjes tegelijkertijd in meerdere toestanden kunnen bestaan. Deze superpositie is echter uiterst kwetsbaar en vatbaar voor interactie met de omgeving, wat leidt tot een proces dat decoherentie wordt genoemd. Decoherentie zorgt ervoor dat het systeem ineenstort in één enkele toestand, waardoor de superpositie wordt vernietigd.

Door het kwantumcircuit zorgvuldig te ontwerpen en informatie te verwijderen die verband houdt met decoherentiegevoelige kwantumtoestanden, kunnen onderzoekers de gewenste kwantuminformatie effectief isoleren van omgevingsgeluid. Dit gecontroleerde verlies van informatie, in de vorm van decohererende toestanden, helpt de kwantumcoherentie te behouden, een cruciale factor voor betrouwbare en efficiënte kwantumberekeningen.

2. Kwantumfoutcorrectie:

Kwantumcomputerbewerkingen zijn gevoelig voor verschillende soorten fouten, zoals bitflips en faseflips, vanwege hun gevoeligheid voor externe invloeden. Om deze fouten te beperken, worden kwantumfoutcorrectietechnieken (QEC) gebruikt. Deze technieken omvatten het toevoegen van redundante qubits en het coderen van informatie op een manier die de detectie en correctie van fouten mogelijk maakt.

Om QEC succesvol te implementeren, is het noodzakelijk om beschadigde informatie te verwijderen. Door de foutieve informatie strategisch ‘weg te gooien’ en gebruik te maken van syndroommetingen verkregen uit extra qubits, kan de kwantumcomputer fouten corrigeren zonder de gecodeerde informatie in gevaar te brengen. Deze gecontroleerde opoffering van bepaalde informatie maakt de correctie van fouten mogelijk en verbetert de algehele nauwkeurigheid van kwantumberekeningen.

Samenvattend speelt gecontroleerd verlies van informatie een cruciale rol in kwantumcomputing door de kwantumcoherentie te behouden en kwantumfoutcorrectie te vergemakkelijken. Hoewel ze ogenschijnlijk in strijd zijn met de principes van klassiek computergebruik, vergroten deze gecontroleerde vormen van ‘verlies’ van informatie feitelijk de mogelijkheden en betrouwbaarheid van kwantumcomputers, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor meer geavanceerde kwantumalgoritmen en -toepassingen.