Silicon Quantum Computing вперше досягає 99-відсоткової точності

Квантові комп’ютери, виготовлені з тієї самої сировини, що й стандартні комп’ютерні мікросхеми, мають очевидні перспективи, але поки що вони боролися з високим рівнем помилок. Здається, це встановлено для Чанаgе після нового дослідженняed кремнієві кубіти тепер достатньо точні, щоб запускати популярний код для виправлення помилок.

Квантові комп’ютери, про які сьогодні пишуть у газетах, як правило, створені з використанням надпровідних кубітів, як-от від Google і IBM, або захоплені іони, такі як іони з IonQ і Honeywell. Але, незважаючи на їхні вражаючі подвиги, вони займають цілі кімнати, і їх доводиться старанно виготовляти вручну одними з найсвітліших умів світу.

Ось чому інші прагнуть використати прориви в мініатюризації та виробництві, яких ми досягли за допомогою традиційних комп'ютерні мікросхеми будуючи квантові процесори з кремнію. Дослідження в цій галузі тривають роками, і яtНе дивно, що Intel обирає шлях у квантовій гонці. Але, незважаючи на прогрес, кремнієві кубіти страждають від високого рівня помилок, що обмежує їх корисність.

Делікатна природа квантових станів означає, що помилки є проблемою для всіх цих технологій, і для будь-якої з них знадобляться схеми виправлення помилок, щоб досягти значного масштабу. Але ці схеми працюватимуть лише в тому випадку, якщо рівень помилок можна підтримувати достатньо низьким; по суті, ви повинні мати можливість виправляти помилки швидше, ніж вони з’являються.

Найбільш багатообіцяюче сімейство схем виправлення помилок на сьогоднішній день відоме як «поверхневі коди», і вони вимагають операцій над або між кубітами для роботи з точністю вище 99 відсотків. Це довгий час вислизало від кремнієвих кубітів, але в останній номер природа три окремі групи повідомляють про перевищення цього вирішального порогу.

Перші дві статті дослідників з RIKEN в Японії та QuTech, у співпраці між Делфтським технологічним університетом і Нідерландською організацією прикладних наукових досліджень використовують квантові точки для кубітів. Це крихітні пастки, виготовлені з напівпровідників, які містять один електрон. Інформацію можна закодувати в кубіти, маніпулюючи спіном електронів, фундаментальною властивістю елементарних частинок.

Ключ до прориву обох групs в першу чергу зводилася до ретельного проектування кубітів і систем керування. Але група QuTech також використовувала діагностичний інструмент розроблений дослідниками з національних лабораторій Sandia для налагодження та точного налаштування їхньої системи, а команда RIKEN виявила, щопінг швидкість операцій підвищила точність.

Третя група з Університет Нового Південного Уельсу застосували дещо інший підхід, використовуючи атоми фосфору, вбудовані в решітку кремнію, як їхні кубіти. Ці атоми можуть зберігати свій квантовий стан надзвичайно довго порівняно з більшістю інших кубітів, але компроміс полягає в тому, що їх важко змусити взаємодіяти. Рішення групи полягало в тому, щоб сплутати два з цих атомів фосфору електроном, що дало їм змогу спілкуватися один з одним.

Всі три групи змогли досягти вірності понад 99 відсотків як для однокубітних, так і для двокубітових операцій, що перевищує поріг виправлення помилок. Їм навіть вдалося провести деякі базові розрахунки для підтвердження принципів за допомогою своїх систем. Тим не менш, вони ще дуже далекі від створення відмовостійкого квантового процесора з кремнію.

Досягнення високоякісних операцій кубітів є лише один вимог до ефективного виправлення помилок. Інший полягає у наявності великої кількості запасних кубітів, які можна присвятити цьому завданню, тоді як інші зосереджуються на будь-якій проблемі, яку поставив процесор.

Як супровідний аналіз в природа зазначає, що додавання більшої кількості кубітів до цих систем, безперечно, ускладнить ситуацію, і підтримувати однакову точність у великих системах буде важко. Пошук шляхуs підключити кубіти між великими системами також буде проблемою.

Однак обіцянка створити компактні квантові комп’ютери, використовуючи ті самі перевірені технологіївулиця технології, оскільки наявні комп’ютери показують, що ці проблеми варто спробувати вирішити.

Зображення Фото: UNSW/Тоні Мелов

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