Ränikvantarvuti saavutab esimest korda 99-protsendilise täpsuse

Kvantarvutid, mis on valmistatud samast toorainest kui tavalised arvutikiibid, omavad ilmselget lubadust, kuid siiani on nad võidelnud suure veamääraga. See näib olevat change pärast uut uurimistööd näitavaded räni kubitid on nüüd piisavalt täpsed, et käivitada populaarne veaparanduskood.

Kvantarvutid, mis koguvad tänapäeval kõiki pealkirju, on tavaliselt valmistatud ülijuhtivate kubitide abil, näiteks Google'i ja IBMvõi lõksus olevad ioonid, nagu näiteks IonQ ja Honeywell. Kuid vaatamata muljetavaldavatele saavutustele võtavad need enda alla terveid ruume ja need peavad olema maailma helgemate peade hoolega käsitööna valminud.

Sellepärast on teised huvitatud miniaturiseerimise ja valmistamise läbimurdest, mille oleme saavutanud tavapäraste arvutikiibid luues ränist kvantprotsessoreid. Uuringud on selles valdkonnas kestnud juba aastaid ja it 's pole üllatav marsruut, mille Intel kvantrallis valib. Kuid vaatamata edusammudele on räni kubiteid vaevanud kõrge veamäär, mis on piiranud nende kasulikkust.

Kvantolekute delikaatne olemus tähendab, et vead on kõigi nende tehnoloogiate jaoks probleemiks ja kõigi nende tehnoloogiate jaoks on vaja veaparandusskeeme, et jõuda märkimisväärse ulatuseni. Kuid need skeemid töötavad ainult siis, kui veamäärasid suudetakse hoida piisavalt madalal; sisuliselt peate suutma vigu parandada kiiremini, kui need ilmuvad.

Kõige lootustandvam veaparandusskeemide perekond on tänapäeval tuntud kui "pinnakoodid" ja need nõuavad operatsioone qubitidel või nende vahel, et töötada täpsusega üle 99 protsent. See on pikka aega väldinud räni qubits, kuid aasta viimane number loodus kolm eraldi rühma teatavad selle üliolulise künnise ületamisest.

Esimesed kaks artiklit teadlastelt aadressil RIKEN Jaapanis ja QuTech, Delfti Tehnikaülikooli ja Madalmaade Rakendusteaduslike Uuringute Organisatsiooni koostöös kasutatakse kubittide jaoks kvantpunkte. Need on väikesed lõksud, mis on valmistatud pooljuhtidest, milles on üks elektron. Teavet saab kodeerida kubitidesse, manipuleerides elektronide spinni, mis on elementaarosakeste põhiomadus.

Mõlema rühma läbimurde võtis oli peamiselt tingitud kubittide ja juhtimissüsteemide hoolikast projekteerimisest. Kuid kasutas ka QuTechi grupp diagnostika tööriist mille on välja töötanud Sandia National Laboratories'i teadlased oma süsteemi silumiseks ja viimistlemiseks, samal ajal kui RIKENi meeskond avastas, etping toimingute kiirus suurendas truudust.

Kolmas rühm alates Uus-Lõuna-Walesi ülikool võtsid veidi teistsuguse lähenemisviisi, kasutades kubitidena ränivõresse põimitud fosfori aatomeid. Need aatomid suudavad säilitada oma kvantolekut väga pikka aega võrreldes enamiku teiste kubitidega, kuid kompromiss seisneb selles, et neid on raske interakteeruda. Rühma lahendus oli siduda kaks neist fosforiaatomitest elektroniga, mis võimaldab neil omavahel rääkida.

Kõik kolm rühma suutsid saavutada täpsuse üle 99 protsent nii ühe kubitiga kui ka kahe kubitiga operatsioonide jaoks, mis ületab veaparandusläve. Neil õnnestus isegi oma süsteemide abil teha mõned põhilised põhimõtet tõendavad arvutused. Sellegipoolest on nad ränist veakindla kvantprotsessori valmistamisest veel kaugel.

Kõrge täpsusega qubit-operatsioonide saavutamine on ainult üks tõhusa veaparanduse nõuetest. Teine on suur hulk varukubitte, mida saab sellele ülesandele pühendada, samas kui ülejäänud keskenduvad protsessori seatud probleemile.

Lisana analüüs aastal loodus märgib, et nendesse süsteemidesse rohkemate kubitide lisamine muudab asjad kindlasti keeruliseks ja samade täpsuste säilitamine suuremates süsteemides on raske. Tee leidmines kubitide ühendamine suurte süsteemide vahel on samuti väljakutse.

Kuid lubadus, et on võimalik ehitada kompaktseid kvantarvuteid, kasutades sama proovitud ja-ttänav tehnoloogia, nagu olemasolevad arvutid viitavad, on need probleemid, mida tasub proovida lahendada.

Image Credit: UNSW/Tony Melov

Allikas: https://singularityhub.com/2022/01/21/silicon-quantum-computing-achieves-99-percent-accuracy-for-the-first-time/