סיליקון קוונטי מחשוב משיג 99 אחוז דיוק בפעם הראשונה

מחשבים קוונטיים העשויים מאותם חומרי גלם כמו שבבי מחשב רגילים טומנים בחובם הבטחה ברורה, אך עד כה הם נאבקו בשיעורי שגיאות גבוהים. נראה שזה מוגדר לצ'אןgלאחר הצגת מחקר חדשed קיוביטים של סיליקון מדויקים מספיק כדי להפעיל קוד פופולרי לתיקון שגיאות.

המחשבים הקוונטיים שמקבלים את כל הכותרות היום נוטים להיעשות באמצעות קיוביטים מוליכים-על, כמו אלה של גוגל ו יבמ, או יונים לכודים, כגון אלו מ-IonQ ו Honeywell. אבל למרות ההישגים המרשימים שלהם, הם תופסים חדרים שלמים וצריכים להיות בעבודת יד קפדנית על ידי כמה מהמוחות המבריקים בעולם.

זו הסיבה שאחרים להוטים לחזור על פריצות הדרך המזעור והייצור שעשינו עם קונבנציונליות שבבי מחשב על ידי בניית מעבדים קוונטיים מסיליקון. מחקרים נערכים בתחום זה במשך שנים, ואנילאזה באופן לא מפתיע המסלול שבו אינטל לוקחת במירוץ הקוונטי. אבל למרות ההתקדמות, קיוביטים של סיליקון נפגעו משיעורי שגיאה גבוהים שהגבילו את השימושיות שלהם.

האופי העדין של מצבים קוונטיים פירושו ששגיאות מהוות בעיה עבור כל הטכנולוגיות הללו, ותידרשו סכימות לתיקון שגיאות כדי שכל אחת מהן תגיע לקנה מידה משמעותי. אבל תוכניות אלה יפעלו רק אם ניתן לשמור על שיעורי השגיאות נמוכים מספיק; בעיקרון, אתה צריך להיות מסוגל לתקן שגיאות מהר יותר ממה שהן מופיעות.

המשפחה המבטיחה ביותר של סכימות תיקון שגיאות כיום ידועות בשם "קודי שטח" והן דורשות פעולות על, או בין, קיוביטים כדי לפעול בנאמנות מעל 99 אָחוּז. זה כבר מזמן חמק מקיוביטים של סיליקון, אבל ב המהדורה האחרונה של טבע שלוש קבוצות נפרדות מדווחות על פריצת סף מכריע זה.

שני המאמרים הראשונים של חוקרים ב RIKEN ביפן וב QuTech, שיתוף פעולה בין אוניברסיטת דלפט לטכנולוגיה והארגון ההולנדי למחקר מדעי יישומי, השתמש בנקודות קוונטיות עבור קיוביטים. אלו מלכודות זעירות העשויות ממוליכים למחצה המאכלסים אלקטרון בודד. ניתן לקודד מידע לתוך הקיוביטים על ידי מניפולציה של ספין האלקטרונים, תכונה בסיסית של חלקיקים יסודיים.

המפתח לפריצת הדרך של שתי הקבוצותs היה בעיקר בגלל הנדסה קפדנית של הקיוביטים ומערכות הבקרה. אבל גם קבוצת QuTech השתמשה כלי אבחון פותח על ידי חוקרים במעבדות הלאומיות של Sandia כדי לאתר באגים ולכוונן את המערכת שלהם, בזמן שצוות RIKEN גילה את זה למעלהפינג מהירות הפעולות הגבירה את הנאמנות.

קבוצה שלישית מה אוניברסיטת ניו סאות 'ויילס נקטו בגישה מעט שונה, תוך שימוש באטומי זרחן המוטמעים בסריג סיליקון כקווביטים שלהם. אטומים אלו יכולים להחזיק את המצב הקוונטי שלהם למשך זמן רב במיוחד בהשוואה לרוב הקיוביטים האחרים, אך הפשרה היא שקשה לגרום להם לקיים אינטראקציה. הפתרון של הקבוצה היה לסבך שניים מאטומי הזרחן הללו באלקטרון, מה שמאפשר להם לדבר זה עם זה.

כל שלוש הקבוצות הצליחו להשיג נאמנות מעל 99 אָחוּז הן עבור פעולות קיוביט בודדות והן עבור פעולות שני קיוביט, שחוצה את סף תיקון השגיאות. הם אפילו הצליחו לבצע כמה חישובים בסיסיים של הוכחת עיקרון באמצעות המערכות שלהם. אף על פי כן, הם עדיין רחוקים מליצור מעבד קוונטי סובלני תקלות מסיליקון.

השגת פעולות קיוביט בנאמנות גבוהה היא רק אחד של הדרישות לתיקון שגיאות יעיל. השני הוא בעל מספר רב של קיוביטים פנויים שניתן להקדיש למשימה זו, בעוד שהנותרים מתמקדים בכל בעיה שהמעבד הוגדר.

בתור מלווה ניתוח ב טבע מציין, הוספת קיוביטים נוספים למערכות אלו בוודאי תסבך דברים, ושמירה על אותה נאמנות במערכות גדולות יותר תהיה קשה. מוצא דרךs חיבור קיוביטים על פני מערכות גדולות יהיה גם אתגר.

עם זאת, ההבטחה להיות מסוגלת לבנות מחשבים קוונטיים קומפקטיים באמצעות אותו ניסיוןרחוב הטכנולוגיה כפי שמחשבים קיימים מרמזים כי אלו בעיות שכדאי לנסות לפתור.

תמונת אשראי: UNSW/טוני מלוב

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