Forskare löser avgörande utmaning för robust kvantdatoranvändning genom förbättrad felkorrigering.

StockholmForskare vid Chalmers tekniska högskola i Sverige har utvecklat ett nytt system som löser ett stort problem inom kvantdatorer. Nuvarande kvantsystem kan antingen utföra komplexa uppgifter bra men är bullriga och felbenägna, eller så är de stabila men dåliga på beräkningar. Denna nya lösning minskar detta problem, vilket leder till mer tillförlitliga och mer långvariga kvantdatorer.

Kvantumdatorer använder kvantbitar, som kan vara både 1 och 0 samtidigt tack vare superposition. Men kvantbitar får lätt fel på grund av elektromagnetiska störningar och magnetiska fluktuationer, vilket begränsar hur länge kvantdatorer kan räkna. För att lösa komplexa problem behöver forskare hantera kvanttillstånd väl. Det finns dock en utmaning: system som är bra på att korrigera fel och arbeta länge har svårt att kontrollera kvanttillstånd, och det motsatta är också sant.

Forskare vid Chalmers tekniska högskola har utvecklat ett nytt system som kan utföra komplexa uppgifter på ett kvantsystem med flera tillstånd mycket snabbare än tidigare var möjligt.

Viktiga egenskaper hos Chalmers-systemet inkluderar: förmåga att genomföra komplexa operationer snabbt, förbättrade felkorrigeringsmöjligheter, användning av kontinuerlig variabel kvantdatorberäkning, samt kompatibilitet med befintliga supraledande kvantdatorer.

Qubits skiljer sig från klassiska datorsystem eftersom de kan representera både 1 och 0 samtidigt. Fysiska system som använder qubits är mycket känsliga för fel, så forskare arbetar med att utveckla bättre metoder för att upptäcka och korrigera dessa fel. Chalmers-systemet använder en form av kvantdatorer som kallas kontinuerlig variabel kvantdator och utnyttjar harmoniska oscillatorer för att koda information på ett enkelt sätt.

Läs också:

Idag · 07:29

AR blir smartglasögon för fler användningsområden

Dessa enheter består av tunna remsor av supraledande material som placeras på en isolerande bas för att skapa mikrovågsresonatorer. De fungerar bra med de senaste supraledande kvantdatorerna.

Kvantdatorer med kontinuerliga variabler har gjort framsteg inom felkorrigering, men de hade initialt svårt att utföra komplexa uppgifter. Tidigare försök att använda harmoniska oscillatorer med styrsystem som supraledande kvantsystem stötte på Kerr-effekten, som stör kvanttillstånd. För att lösa detta problem placerade forskare vid Chalmers en styrsystemenhet inuti oscillatoren.

Denna metod organiserar kvanttillstånden och gör det möjligt att kontrollera dem noggrant. Som ett resultat kan den utföra nya grindoperationer mycket snabbt. Detta tillvägagångssätt behåller fördelarna med harmoniska oscillatorer, såsom effektiv feltolerans, samtidigt som det möjliggör exakt styrning av kvanttillstånd.

Forskare publicerade en studie i Nature Communications som presenterar en metod som kombinerar felkorrigering med komplexa operationer. De ifrågasatte den vanliga metoden att hålla supraledande element åtskilda från kvantoscillatorer. Genom att placera styranordningen inom oscillatorn lyckades de utföra snabba operationer utan att störa kvanttillstånden.

Forskare tror att detta nya system kan leda till starkare och förbättrade kvantdatorer som kan hantera komplexa problem och hantera misstag effektivt. Denna framsteg är ett viktigt steg mot att göra praktisk och kraftfull kvantdatoranvändning till verklighet.