シリコン量子コンピューティングが初めて 99% の精度を達成

標準的なコンピューター チップと同じ原材料で作られた量子コンピューターは、明らかに有望ですが、これまでのところ、高いエラー率に悩まされてきました。 それはちゃんに設定されているようですg新しい研究ショーの後ed シリコン キュービットは、一般的な誤り訂正コードを実行するのに十分な精度を備えています。

今日すべての見出しを飾っている量子コンピューターは、Google や IBM、または IonQ や IonQ などのトラップされたイオン ハニーウェル. しかし、彼らの印象的な功績にもかかわらず、それらは部屋全体を占有し、世界で最も優秀な頭脳の一部によって丹念に手作りされなければなりません.

他の人が、私たちが従来の方法で達成した小型化と製造のブレークスルーに便乗しようとしているのはそのためです。 コンピュータチップ シリコンから量子プロセッサを構築することによって。 この分野では何年も研究が行われており、私はt '当然のことながら、インテルが量子競争で取っているルートです。 しかし、進歩にもかかわらず、シリコン量子ビットは、その有用性を制限する高いエラー率に悩まされてきました.

量子状態のデリケートな性質は、これらすべてのテクノロジーにとってエラーが問題であることを意味し、エラー修正スキームは、それらのいずれかがかなりの規模に到達するために必要になります. しかし、これらのスキームは、エラー率を十分に低く抑えることができる場合にのみ機能します。 基本的に、エラーが表示されるよりも早く修正できる必要があります。

現在最も有望な誤り訂正スキームのファミリは「表面コード」として知られており、99 を超える忠実度で動作するには、キュービット上またはキュービット間の操作が必要です。 パーセント. それは長い間シリコン量子ビットを避けてきましたが、 の最新号 自然 XNUMX つの別々のグループが、この重要なしきい値を超えたと報告しています。

の研究者による最初の XNUMX つの論文 理研 日本と クテック, デルフト工科大学とオランダ応用科学研究機構との共同研究では、キュービットに量子ドットを使用しています。 これらは、単一の電子を収容する半導体で作られた小さなトラップです。 情報は、素粒子の基本的な特性である電子のスピンを操作することによって、キュービットにエンコードできます。

両グループのブレイクスルーの鍵s 主に量子ビットと制御システムの慎重なエンジニアリングにかかっていました。 しかし、QuTech グループも 診断ツール システムをデバッグおよび微調整するためにサンディア国立研究所の研究者によって開発されましたが、理研チームはそれを発見しましたping 操作のスピードが忠実度を高めました。

からの XNUMX 番目のグループ ニューサウスウェールズ大学 シリコン格子に埋め込まれたリン原子を量子ビットとして使用して、わずかに異なるアプローチを取りました。 これらの原子は、他のほとんどの量子ビットと比較して非常に長い間量子状態を保持できますが、相互作用させるのが難しいというトレードオフがあります。 このグループの解決策は、これらのリン原子のうちの XNUMX つを電子ともつれさせ、互いに会話できるようにすることでした。

99 つのグループすべてが XNUMX を超える忠実度を達成できました。 パーセント XNUMX キュービット操作と XNUMX キュービット操作の両方で、エラー訂正のしきい値を超えています。 彼らは、システムを使用していくつかの基本的な原理証明計算を実行することさえできました。 とはいえ、フォールト トレラントな量子プロセッサをシリコンから作るにはまだ長い道のりです。

忠実度の高い量子ビット操作を実現することは、 XNUMXつ 効果的な誤り訂正のための要件の。 もう XNUMX つは、このタスクに専念できる多数のスペア キュービットを用意し、残りのキュービットはプロセッサに設定された問題に焦点を当てることです。

付き添いとして の分析 自然 これらのシステムに量子ビットを追加すると、事態が複雑になることは確実であり、より大きなシステムで同じ忠実度を維持することは困難です。 道を見つけるs 大規模なシステム全体でキュービットを接続することも課題になります。

ただし、同じ実証済みの方法を使用してコンパクトな量子コンピューターを構築できるという約束はストリート 既存のコンピューターが示唆するように、これらは解決しようとする価値のある問題です。

画像のクレジット： UNSW/トニー・メロフ

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