[ad_1]
Podstawowym wyzwaniem dla praktycznych obliczeń kwantowych jest tłumienie błędów, co wymaga kwantowej korekcji błędów w przypadku rozległego przetwarzania. Jednak wdrożenie „logicznych” kubitów z korekcją błędów, w których informacje są nadmiarowo kodowane w wielu fizycznych kubitach, stanowi poważne wyzwanie dla osiągnięcia logicznych obliczeń kwantowych na dużą skalę.
Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Harvardu donosi o stworzeniu programowalnego procesora kwantowego opartego na zakodowanych logicznych kubitach działających z maksymalnie 280 fizycznymi kubitami. Jest to kamień milowy w dążeniu do stabilnych, skalowalnych obliczeń kwantowych.
Ten nowy procesor kwantowy może kodować do 48 kubitów logicznych i wykonywać setki operacji na bramkach logicznych, co stanowi znaczną poprawę w stosunku do wcześniejszych wysiłków. System ten stanowi pierwszą prezentację uruchamiania algorytmów na dużą skalę na komputerze kwantowym z korekcją błędów, sygnalizując nadejście wczesnych obliczeń kwantowych odpornych na błędy, które działają niezawodnie bez przerw.
Denise Caldwell z National Science Foundation powiedziała, „Ten przełom to tour de force inżynierii kwantowej i projektowania. Zespół nie tylko przyspieszył rozwój kwantowego przetwarzania informacji za pomocą neutralnych atomów, ale otworzył nowe drzwi do badań nad logicznymi urządzeniami kubitowymi na dużą skalę, które mogą przynieść transformacyjne korzyści dla nauki i całego społeczeństwa”.
Bit kwantowy lub qubit to jedna jednostka informacji w obliczeniach kwantowych. W świecie obliczeń kwantowych zasadniczo możliwe jest tworzenie fizycznych kubitów poprzez manipulowanie cząstkami kwantowymi – atomami, jonami lub fotonami.
Wykorzystanie specyfiki mechaniki kwantowej do obliczeń jest bardziej skomplikowane niż tylko zgromadzenie wystarczającej liczby kubitów. Qubity są z natury niestabilne i podatne na wypadnięcie ze swoich stanów kwantowych.
Dokładna miara sukcesu leży w logicznych kubitach, znanych jako „monety królestwa”. Są to wiązki nadmiarowych, skorygowanych o błędy fizycznych kubitów zdolnych do przechowywania informacji dla algorytmów kwantowych. Stworzenie kontrolowanych logicznych kubitów, podobnych do klasycznych bitów, stanowi poważne wyzwanie dla tej dziedziny. Powszechnie uznaje się, że dopóki komputery kwantowe nie będą w stanie działać niezawodnie na logicznych kubitach, technologia ta nie będzie mogła się naprawdę rozwinąć.
Obecne systemy obliczeniowe zademonstrowały tylko jeden lub dwa logiczne kubity i pojedynczą operację bramki kwantowej – jednostkę kodu – między nimi.
Przełom dokonany przez zespół z Harvardu opiera się na wieloletnich badaniach nad kwantową architekturą obliczeniową zwaną macierzą neutralnych atomów, której pionierem było laboratorium Lukina. QuEra, firma komercjalizująca tę technologię, zawarła niedawno umowę licencyjną z Biurem Rozwoju Technologii Harvardu na portfolio patentów opartych na innowacjach grupy Lukina.
Sercem systemu jest blok ultrazimnych, zawieszonych atomów rubidu. Atomy te, służące jako fizyczne kubity systemu, mogą poruszać się i tworzyć pary lub być „splątane” podczas obliczeń.
Splątane pary atomów łączą się ze sobą, tworząc bramki, reprezentujące jednostki mocy obliczeniowej. Zespół wcześniej zaprezentował niskie wskaźniki błędów w swoich operacjach splątania, ustanawiając niezawodność swojego systemu neutralnych atomów.
W swoim logicznym procesorze kwantowym naukowcy zademonstrowali teraz równoległą, multipleksowaną kontrolę nad całą sekcją logicznych kubitów za pomocą laserów. Podejście to jest bardziej wydajne i skalowalne w porównaniu do indywidualnego kontrolowania fizycznych kubitów.
Pierwszym autorem artykułu jest Dolev Bluvstein, doktorant Griffin School of Arts and Sciences w laboratorium Lukina, powiedział, „Staramy się zaznaczyć przejście w tej dziedzinie, w kierunku rozpoczęcia testowania algorytmów z kubitami z korekcją błędów zamiast fizycznych i umożliwienia przejścia na większe urządzenia”.
Odniesienie do czasopisma:
- Bluvstein, D., Evered, S.J., Geim, A.A. et al. Logiczny procesor kwantowy oparty na rekonfigurowalnych macierzach atomowych. Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06927-3
– Reklama -.
[ad_2]