Silicon Quantum Computing saavuttaa 99 prosentin tarkkuuden ensimmäistä kertaa

Kvanttitietokoneilla, jotka on valmistettu samoista raaka-aineista kuin tavalliset tietokonesirut, on ilmeinen lupaus, mutta toistaiseksi ne ovat kamppailleet korkeiden virheiden kanssa. Se näyttää olevan change uuden tutkimuksen jälkeened piikubitit ovat nyt tarpeeksi tarkkoja suorittaakseen suosittua virheenkorjauskoodia.

Nykyään kaikki otsikot keräävät kvanttitietokoneet on yleensä tehty suprajohtavien kubittien avulla, kuten Googlen ja IBMtai loukkuun jääneet ionit, kuten IonQ:n ja Honeywell. Mutta vaikuttavista suorituksistaan ​​​​huolimatta ne vievät kokonaisia ​​huoneita, ja joidenkin maailman kirkkaimpien mielien on valmistettava ne huolella.

Siksi muut ovat innokkaita tukemaan miniatyrisointia ja valmistusta läpimurtoja, joita olemme tehneet perinteisillä tietokonepiirit rakentamalla kvanttiprosessoreja piistä. Tällä alalla on tehty tutkimusta jo vuosia, ja it's ei yllättäen reitti, jonka Intel kulkee kvanttikilpailussa. Mutta edistymisestä huolimatta piikubitit ovat vaivanneet korkeat virhetasot, jotka ovat rajoittaneet niiden käyttökelpoisuutta.

Kvanttitilojen herkkä luonne tarkoittaa, että virheet ovat ongelma kaikille näille teknologioille, ja virheenkorjausjärjestelmiä tarvitaan, jotta jokainen niistä saavuttaisi merkittävän mittakaavan. Nämä järjestelmät toimivat kuitenkin vain, jos virhetasot voidaan pitää riittävän alhaisina; pohjimmiltaan sinun on kyettävä korjaamaan virheet nopeammin kuin ne ilmenevät.

Lupaavimpia virheenkorjausmenetelmiä nykyään kutsutaan "pintakoodeiksi" ja ne vaativat operaatioita qubittien päällä tai niiden välillä toimiakseen tarkkuudella yli 99 prosentti. Se on pitkään välttynyt piikubiteista, mutta viimeisin numero luonto kolme erillistä ryhmää raportoi tämän ratkaisevan kynnyksen rikkomisesta.

Kaksi ensimmäistä artikkelia tutkijoilta klo RIKEN Japanissa ja QuTech, Delftin teknillisen yliopiston ja Alankomaiden soveltavan tieteellisen tutkimuksen järjestön yhteistyö, käyttää kvanttipisteitä kubiteille. Nämä ovat pieniä ansoja, jotka on valmistettu puolijohteista, joissa on yksi elektroni. Tietoa voidaan koodata kubiteihin manipuloimalla elektronien spiniä, joka on alkuainehiukkasten perusominaisuus.

Avain molempien ryhmien läpimurtoons johtui ensisijaisesti kubittien ja ohjausjärjestelmien huolellisesta suunnittelusta. Mutta myös QuTech-ryhmä käytti diagnostinen työkalu Sandia National Laboratoriesin tutkijoiden kehittämä järjestelmän virheenkorjaus ja hienosäätö, kun taas RIKEN-tiimi havaitsi, ettäping toiminnan nopeus lisäsi uskollisuutta.

Kolmas ryhmä University of New South Wales otti hieman erilaisen lähestymistavan ja käytti piihilassa olevia fosforiatomeja kubitteinaan. Nämä atomit voivat säilyttää kvanttitilansa erittäin pitkään verrattuna useimpiin muihin kubitteihin, mutta kompromissi on, että niitä on vaikea saada vuorovaikutukseen. Ryhmän ratkaisuna oli kietoutua kaksi näistä fosforiatomeista elektroniin, jonka avulla ne voivat puhua keskenään.

Kaikki kolme ryhmää onnistuivat saavuttamaan yli 99:n tarkkuuden prosentti sekä yhden kubitin että kahden kubitin operaatioille, mikä ylittää virheenkorjauskynnyksen. He jopa onnistuivat suorittamaan joitain periaatteellisia peruslaskelmia järjestelmillään. Siitä huolimatta he ovat vielä kaukana vikasietoisen kvanttiprosessorin tekemisestä piistä.

Korkean tarkkuuden qubit-toimintojen saavuttaminen on vain yksi tehokkaan virheenkorjauksen vaatimuksista. Toisessa on suuri määrä varakubitteja, jotka voidaan varata tähän tehtävään, kun taas loput keskittyvät prosessorin ongelmaan.

Liitteenä analyysi sisään luonto huomauttaa, että kubittien lisääminen näihin järjestelmiin tekee asioita varmasti monimutkaisemmiksi, ja saman tarkkuuden säilyttäminen suuremmissa järjestelmissä on vaikeaa. Löytää tapas kubittien yhdistäminen suurten järjestelmien välillä on myös haaste.

Kuitenkin lupaus pystyä rakentamaan kompakteja kvanttitietokoneita käyttämällä samaa kokeiltuakatu teknologiaa, kuten olemassa olevat tietokoneet ehdottavat, nämä ovat ongelmia, joita kannattaa yrittää ratkaista.

Kuva pistetilanne: UNSW/Tony Melov

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