Il Silicon Quantum Computing raggiunge per la prima volta una precisione del 99%.

I computer quantistici realizzati con le stesse materie prime dei chip per computer standard mantengono ovvie promesse, ma finora hanno lottato con alti tassi di errore. Sembra impostato su change dopo il nuovo spettacolo di ricercaed i qubit di silicio sono ora sufficientemente accurati da eseguire un popolare codice di correzione degli errori.

I computer quantistici che raccolgono tutti i titoli oggi tendono ad essere realizzati utilizzando qubit superconduttori, come quelli di Google e IBM, o ioni intrappolati, come quelli di IonQ e Honeywell. Ma nonostante le loro imprese impressionanti, occupano intere stanze e devono essere meticolosamente realizzate a mano da alcune delle menti più brillanti del mondo.

Ecco perché altri sono desiderosi di sfruttare le scoperte di miniaturizzazione e fabbricazione che abbiamo fatto con i convenzionali chip per computer costruendo processori quantistici in silicio. La ricerca è in corso in questo settore da anni e iot 'Non sorprende che questo sia il percorso che Intel sta intraprendendo nella corsa quantistica. Ma nonostante i progressi, i qubit di silicio sono stati afflitti da alti tassi di errore che ne hanno limitato l'utilità.

La natura delicata degli stati quantistici significa che gli errori sono un problema per tutte queste tecnologie e saranno necessari schemi di correzione degli errori affinché ognuna di esse raggiunga una scala significativa. Ma questi schemi funzioneranno solo se i tassi di errore possono essere mantenuti sufficientemente bassi; essenzialmente, devi essere in grado di correggere gli errori più velocemente di quanto appaiano.

La famiglia più promettente di schemi di correzione degli errori oggi è nota come "codici di superficie" e richiede operazioni su o tra i qubit per operare con una fedeltà superiore a 99 per cento. Ciò è sfuggito a lungo ai qubit di silicio, ma nel ultimo numero di Natura tre gruppi distinti riferiscono di aver infranto questa soglia cruciale.

I primi due articoli dei ricercatori di RIKEN in Giappone e QuTech, una collaborazione tra la Delft University of Technology e l'Organizzazione olandese per la ricerca scientifica applicata, utilizza i punti quantici per i qubit. Queste sono minuscole trappole fatte di semiconduttori che ospitano un singolo elettrone. Le informazioni possono essere codificate nei qubit manipolando lo spin degli elettroni, una proprietà fondamentale delle particelle elementari.

La chiave per la svolta di entrambi i gruppis era principalmente dovuto all'attenta progettazione dei qubit e dei sistemi di controllo. Ma anche il gruppo QuTech ha utilizzato uno strumento diagnostico sviluppato dai ricercatori dei Sandia National Laboratories per eseguire il debug e mettere a punto il loro sistema, mentre il team RIKEN lo ha scopertoping la velocità delle operazioni ha aumentato la fedeltà.

Un terzo gruppo del Università del Nuovo Galles del Sud ha adottato un approccio leggermente diverso, utilizzando atomi di fosforo incorporati in un reticolo di silicio come loro qubit. Questi atomi possono mantenere il loro stato quantico per tempi estremamente lunghi rispetto alla maggior parte degli altri qubit, ma il compromesso è che è difficile farli interagire. La soluzione del gruppo è stata quella di intrecciare due di questi atomi di fosforo con un elettrone, che consente loro di parlare tra loro.

Tutti e tre i gruppi sono stati in grado di raggiungere fedeltà superiori a 99 per cento sia per operazioni a qubit singolo che a due qubit, che supera la soglia di correzione degli errori. Sono persino riusciti a eseguire alcuni calcoli di prova di principio di base utilizzando i loro sistemi. Tuttavia, sono ancora molto lontani dal realizzare un processore quantistico con tolleranza ai guasti in silicio.

Il raggiungimento di operazioni qubit ad alta fedeltà è solo prima dei requisiti per un'efficace correzione degli errori. L'altro è avere un gran numero di qubit di riserva che possono essere dedicati a questa attività, mentre i restanti si concentrano su qualsiasi problema sia stato impostato dal processore.

Come accompagnamento analisi in Natura osserva, l'aggiunta di più qubit a questi sistemi complicherà sicuramente le cose e mantenere le stesse fedeltà nei sistemi più grandi sarà difficile. Trovare la stradas anche connettere qubit tra sistemi di grandi dimensioni sarà una sfida.

Tuttavia, la promessa di poter costruire computer quantistici compatti utilizzando lo stesso collaudatoruta tecnologia come i computer esistenti suggeriscono che questi sono problemi che vale la pena provare a risolvere.

Immagine di credito: UNSW/Tony Melov

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