Silicon Quantum Computing Mencapai Akurasi 99 Persen untuk Pertama Kalinya

Komputer kuantum dibuat dari bahan baku yang sama dengan chip komputer standar yang menjanjikan, tetapi sejauh ini mereka berjuang dengan tingkat kesalahan yang tinggi. Itu sepertinya diatur untuk change setelah acara penelitian barued qubit silikon sekarang cukup akurat untuk menjalankan kode koreksi kesalahan yang populer.

Komputer kuantum yang menjadi berita utama hari ini cenderung dibuat menggunakan qubit superkonduktor, seperti yang dari Google dan IBM, atau ion yang terperangkap, seperti yang berasal dari IonQ dan Honeywell. Namun terlepas dari prestasi mereka yang mengesankan, mereka menempati seluruh ruangan dan harus dibuat dengan susah payah oleh beberapa pemikir paling cerdas di dunia.

Itu sebabnya orang lain ingin mendukung miniaturisasi dan terobosan fabrikasi yang kami buat dengan konvensional chip komputer dengan membangun prosesor kuantum dari silikon. Penelitian telah berlangsung di bidang ini selama bertahun-tahun, dan it 'Tidak mengherankan rute yang diambil Intel dalam perlombaan kuantum. Namun terlepas dari kemajuannya, qubit silikon telah diganggu oleh tingkat kesalahan tinggi yang membatasi kegunaannya.

Sifat halus dari keadaan kuantum berarti bahwa kesalahan adalah masalah bagi semua teknologi ini, dan skema koreksi kesalahan akan diperlukan untuk salah satu dari mereka untuk mencapai skala yang signifikan. Tetapi skema ini hanya akan berfungsi jika tingkat kesalahan dapat dijaga cukup rendah; pada dasarnya, Anda harus dapat memperbaiki kesalahan lebih cepat dari yang terlihat.

Rangkaian skema koreksi kesalahan yang paling menjanjikan saat ini dikenal sebagai "kode permukaan" dan membutuhkan operasi pada, atau di antara, qubit untuk beroperasi dengan fidelitas di atas 99 persen. Itu telah lama menghindari qubit silikon, tetapi di edisi terbaru dari Alam tiga kelompok terpisah melaporkan melanggar ambang penting ini.

Dua makalah pertama dari para peneliti di RIKEN di Jepang dan QuTech, kolaborasi antara Universitas Teknologi Delft dan Organisasi Riset Ilmiah Terapan Belanda, menggunakan titik-titik kuantum untuk qubit. Ini adalah perangkap kecil yang terbuat dari semikonduktor yang menampung satu elektron. Informasi dapat dikodekan ke dalam qubit dengan memanipulasi putaran elektron, sifat dasar partikel elementer.

Kunci terobosan kedua kelompoks terutama karena rekayasa hati-hati dari qubit dan sistem kontrol. Tetapi grup QuTech juga menggunakan alat diagnostik dikembangkan oleh para peneliti di Laboratorium Nasional Sandia untuk men-debug dan menyempurnakan sistem mereka, sementara tim RIKEN menemukannyaping kecepatan operasi meningkatkan kesetiaan.

Kelompok ketiga dari Universitas New South Wales mengambil pendekatan yang sedikit berbeda, menggunakan atom fosfor yang disematkan ke dalam kisi silikon sebagai qubitnya. Atom-atom ini dapat mempertahankan status kuantumnya untuk waktu yang sangat lama dibandingkan dengan kebanyakan qubit lainnya, tetapi pengorbanannya adalah sulit untuk membuat mereka berinteraksi. Solusi kelompok ini adalah menjerat dua atom fosfor ini dengan sebuah elektron, yang memungkinkan mereka berbicara satu sama lain.

Ketiga kelompok mampu mencapai fidelities di atas 99 persen untuk operasi qubit tunggal dan dua qubit, yang melewati ambang koreksi kesalahan. Mereka bahkan berhasil melakukan beberapa kalkulasi pembuktian prinsip dasar dengan menggunakan sistem mereka. Meskipun demikian, mereka masih jauh dari membuat prosesor kuantum yang toleran terhadap kesalahan dari silikon.

Mencapai operasi qubit fidelitas tinggi saja satu persyaratan untuk koreksi kesalahan yang efektif. Yang lainnya adalah memiliki qubit cadangan dalam jumlah besar yang dapat didedikasikan untuk tugas ini, sedangkan yang tersisa fokus pada masalah apa pun yang telah diatur oleh prosesor.

Sebagai pendamping analisis dalam Alam catatan, menambahkan lebih banyak qubit ke sistem ini pasti akan memperumit masalah, dan mempertahankan kesetiaan yang sama dalam sistem yang lebih besar akan sulit. Menemukan jalans untuk menghubungkan qubit di sistem besar juga akan menjadi tantangan.

Namun, janji untuk dapat membangun komputer kuantum kompak menggunakan uji coba yang samajalan teknologi seperti yang disarankan oleh komputer yang ada, ini adalah masalah yang patut dicoba untuk dipecahkan.

Gambar Kredit: UNSW/Tony Melov

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