คอมพิวเตอร์ควอนตัมของซิลิคอนมีความแม่นยำถึง 99 เปอร์เซ็นต์เป็นครั้งแรก

คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ผลิตขึ้นจากวัตถุดิบเดียวกันกับชิปคอมพิวเตอร์มาตรฐานถือเป็นสัญญาที่ชัดเจน แต่จนถึงขณะนี้ คอมพิวเตอร์ควอนตัมต้องเผชิญกับอัตราข้อผิดพลาดที่สูง ที่ดูเหมือนจะตั้งเป็น change หลังจากแสดงงานวิจัยใหม่ed ซิลิกอน qubits มีความแม่นยำเพียงพอที่จะเรียกใช้โค้ดการแก้ไขข้อผิดพลาดที่เป็นที่นิยม

คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่รวบรวมหัวข้อข่าวทั้งหมดในปัจจุบันมีแนวโน้มที่จะใช้ qubits ตัวนำยิ่งยวด เช่น จาก Google และ ไอบีเอ็มหรือไอออนที่ดักจับ เช่น ไอออนจาก IonQ และ Honeywell. แต่ถึงแม้จะทำผลงานได้อย่างน่าประทับใจ แต่พวกเขาก็กินพื้นที่ทั้งห้องและต้องได้รับการรังสรรค์อย่างประณีตโดยนักคิดที่ฉลาดที่สุดในโลกบางคน

นั่นเป็นเหตุผลที่คนอื่น ๆ กระตือรือร้นที่จะย้อนกลับไปยังนวัตกรรมการย่อขนาดและการประดิษฐ์ที่เราทำกับแบบเดิม ชิปคอมพิวเตอร์ โดยการสร้างโปรเซสเซอร์ควอนตัมจากซิลิคอน มีการวิจัยในด้านนี้มาหลายปีแล้ว และผมเสื้อ'ไม่น่าแปลกใจเลยที่เส้นทางที่ Intel ใช้ในการแข่งขันควอนตัม แต่ถึงแม้จะมีความคืบหน้า ซิลิกอน qubits ก็ถูกรบกวนด้วยอัตราความผิดพลาดที่สูงซึ่งจำกัดประโยชน์ใช้สอย

ลักษณะที่ละเอียดอ่อนของสถานะควอนตัมหมายความว่าข้อผิดพลาดเป็นปัญหาสำหรับเทคโนโลยีเหล่านี้ทั้งหมด และจำเป็นต้องมีรูปแบบการแก้ไขข้อผิดพลาดเพื่อให้เกิดข้อผิดพลาดในระดับที่มีนัยสำคัญ แต่รูปแบบเหล่านี้จะใช้ได้ก็ต่อเมื่ออัตราความผิดพลาดสามารถรักษาให้อยู่ในระดับต่ำได้เพียงพอเท่านั้น โดยพื้นฐานแล้ว คุณต้องสามารถแก้ไขข้อผิดพลาดได้เร็วกว่าที่ปรากฏ

รูปแบบการแก้ไขข้อผิดพลาดที่มีแนวโน้มมากที่สุดในปัจจุบันเรียกว่า "รหัสพื้นผิว" และต้องมีการดำเนินการบนหรือระหว่าง qubits เพื่อดำเนินการด้วยความเที่ยงตรงสูงกว่า 99 เปอร์เซ็นต์. ที่มีซิลิกอนคิวบิตที่หายไปนาน แต่ใน ฉบับล่าสุดของ ธรรมชาติ สามกลุ่มที่แยกจากกันรายงานการฝ่าฝืนเกณฑ์ที่สำคัญนี้

เอกสารสองฉบับแรกจากนักวิจัยที่ RIKEN ในญี่ปุ่นและ คิวเทค, ความร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดลฟต์และองค์การเพื่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ประยุกต์แห่งเนเธอร์แลนด์ ใช้จุดควอนตัมสำหรับคิวบิต เหล่านี้เป็นกับดักขนาดเล็กที่ทำจากเซมิคอนดักเตอร์ที่มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว ข้อมูลสามารถเข้ารหัสลงใน qubits ได้โดยใช้การหมุนของอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นคุณสมบัติพื้นฐานของอนุภาคมูลฐาน

กุญแจสู่ความก้าวหน้าของทั้งสองกลุ่มs เน้นไปที่วิศวกรรมที่ระมัดระวังของ qubits และระบบควบคุมเป็นหลัก แต่กลุ่ม QuTech ก็ใช้ เครื่องมือวินิจฉัย พัฒนาโดยนักวิจัยที่ Sandia National Laboratories เพื่อดีบักและปรับแต่งระบบ ในขณะที่ทีม RIKEN ค้นพบว่าปิง ความเร็วในการปฏิบัติการเพิ่มความเที่ยงตรง

กลุ่มที่สามจาก มหาวิทยาลัยนิวเซาธ์เวลส์ ใช้วิธีการที่แตกต่างกันเล็กน้อย โดยใช้อะตอมของฟอสฟอรัสที่ฝังอยู่ในโครงตาข่ายซิลิกอนเป็นคิวบิต อะตอมเหล่านี้สามารถคงสถานะควอนตัมไว้ได้นานมากเมื่อเทียบกับ qubits อื่น ๆ ส่วนใหญ่ แต่ข้อเสียคือยากที่จะทำให้พวกเขาโต้ตอบ วิธีแก้ปัญหาของกลุ่มคือการทำให้อะตอมของฟอสฟอรัสเหล่านี้พัวพันกับอิเล็กตรอน ซึ่งทำให้พวกมันสามารถพูดคุยกันได้

ทั้งสามกลุ่มสามารถบรรลุความเที่ยงตรงสูงกว่า99 เปอร์เซ็นต์ สำหรับการดำเนินการทั้ง qubit เดี่ยวและ two-qubit ซึ่งข้ามเกณฑ์การแก้ไขข้อผิดพลาด พวกเขายังสามารถทำการคำนวณการพิสูจน์หลักการพื้นฐานโดยใช้ระบบของพวกเขาได้ อย่างไรก็ตาม มันยังห่างไกลจากการผลิตโปรเซสเซอร์ควอนตัมที่ทนต่อข้อผิดพลาดจากซิลิคอน

การบรรลุการดำเนินการ qubit ที่มีความเที่ยงตรงสูงเท่านั้น หนึ่ง ของข้อกำหนดสำหรับการแก้ไขข้อผิดพลาดอย่างมีประสิทธิภาพ อีกส่วนมี qubits สำรองจำนวนมากที่สามารถทุ่มเทให้กับงานนี้ ในขณะที่ส่วนที่เหลือมุ่งเน้นไปที่ปัญหาใดก็ตามที่โปรเซสเซอร์ได้รับการตั้งค่าไว้

มาเป็นคู่กัน การวิเคราะห์ใน ธรรมชาติ หมายเหตุ การเพิ่ม qubits ให้กับระบบเหล่านี้จะทำให้สิ่งต่าง ๆ ซับซ้อนขึ้น และการรักษาความเที่ยงตรงเดียวกันในระบบขนาดใหญ่จะยาก กำลังหาวิธีs การเชื่อมต่อ qubits ในระบบขนาดใหญ่ก็เป็นสิ่งที่ท้าทายเช่นกัน

อย่างไรก็ตาม คำมั่นสัญญาที่จะสามารถสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดกะทัดรัดได้โดยใช้ตัวทดลองแบบเดียวกันถนน เทคโนโลยีตามที่คอมพิวเตอร์ที่มีอยู่แนะนำว่าปัญหาเหล่านี้ควรค่าแก่การพยายามแก้ไข

เครดิตภาพ: UNSW/โทนี่ เมลอฟ

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