Naukowcy rozwiązują kluczowy problem poprawy korekcji błędów w budowie łatwych komputerów kwantowych.

WarsawNaukowcy z Chalmers University of Technology w Szwecji opracowali nowy system, który rozwiązuje istotny problem w dziedzinie komputerów kwantowych. Obecne systemy kwantowe potrafią wykonywać złożone zadania, ale są hałaśliwe i podatne na błędy, albo są stabilne, lecz słabe w obliczeniach. Nowe rozwiązanie zmniejsza ten problem, co prowadzi do bardziej niezawodnych i długotrwałych komputerów kwantowych.

Komputery kwantowe wykorzystują kubity, które dzięki superpozycji mogą jednocześnie reprezentować 1 i 0. Jednak kubity są podatne na błędy spowodowane zakłóceniami elektromagnetycznymi i fluktuacjami magnetycznymi, co ogranicza czas, przez który komputery kwantowe mogą działać. Aby rozwiązywać skomplikowane problemy, badacze muszą skutecznie zarządzać stanami kwantowymi. Istnieje jednak wyzwanie: systemy, które dobrze radzą sobie z korekcją błędów i działają przez długi czas, mają trudności z kontrolą stanów kwantowych, i na odwrót.

Naukowcy z Uniwersytetu Chalmersa opracowali nowy system, który pozwala na szybsze niż dotychczas wykonywanie skomplikowanych zadań na kwantowym układzie z wieloma stanami.

Kluczowe cechy systemu Chalmers to:

• Możliwość szybkiego wykonywania skomplikowanych operacji
• Zwiększone możliwości korekcji błędów
• Zastosowanie ciągłej zmienności w obliczeniach kwantowych
• Kompatybilność z obecnymi nadprzewodzącymi komputerami kwantowymi

Kubit różni się od klasycznego bita komputerowego, ponieważ może przyjmować jednocześnie wartości 1 i 0. Systemy fizyczne używające kubitów są bardzo podatne na błędy, dlatego naukowcy poszukują lepszych metod ich wykrywania i naprawy. System Chalmers stosuje typ obliczeń kwantowych zwany obliczeniami kwantowymi ze zmiennymi ciągłymi i wykorzystuje oscylatory harmoniczne do prostego kodowania informacji.

Zobacz również:

Dzisiaj · 07:29

Rewolucja AR: okulary przyszłości do różnych zastosowań

Urządzenia te składają się z cienkich pasków materiału nadprzewodzącego umieszczonych na izoluacyjnym podłożu, które tworzą rezonatory mikrofalowe. Są one doskonale kompatybilne z nowoczesnymi nadprzewodnikowymi komputerami kwantowymi.

Obliczenia kwantowe z użyciem zmiennych ciągłych uległy poprawie w kontekście korekcji błędów, choć początkowo napotykały ograniczenia w prowadzeniu złożonych operacji. Wcześniejsze próby wykorzystania oscylatorów harmonicznych w połączeniu z systemami sterowania, takimi jak nadprzewodzące systemy kwantowe, napotkały na efekt Kerra, który zaburza stany kwantowe. Aby rozwiązać ten problem, badacze z Chalmers umieścili urządzenie sterujące wewnątrz oscylatora.

Ta metoda utrzymuje uporządkowanie stanów kwantowych i umożliwia ich dokładne kontrolowanie. Dzięki temu może bardzo szybko wykonywać nowe operacje bramkowe. Podejście to zachowuje zalety oscylatorów harmonicznych, takie jak efektywna tolerancja błędów, a jednocześnie pozwala na precyzyjne sterowanie stanami kwantowymi.

Naukowcy opublikowali badania w Nature Communications, w których przedstawili metodę łączącą korekcję błędów z zaawansowanymi operacjami. Wyzwało to tradycyjne podejście polegające na oddzielaniu elementów nadprzewodzących od oscylatorów kwantowych. Umieszczając urządzenie kontrolne wewnątrz oscylatora, udało im się przeprowadzić szybkie operacje bez zakłócania stanów kwantowych.

Badacze uważają, że ten nowy system może prowadzić do powstania silniejszych i lepszych komputerów kwantowych, zdolnych do rozwiązywania skomplikowanych problemów i skutecznego zarządzania błędami. To osiągnięcie jest istotnym krokiem w kierunku uczynienia praktycznego i potężnego obliczania kwantowego rzeczywistością.