Разработени квантови гейтове с 99,98% точност

Квантовите изчисления, както и класическите, изискват логически гейтове, които променят състоянието на информационните единици или кубити. Само високоточните квантови портали обаче могат да гарантират надеждността на квантовите операции. Японски учени съобщиха за създаването на квантови гейтове, които значително подобряват работата на съвременните устройства. Това открива пътя към по-надеждни и точни квантови изчисления.

Архитектурата DTC (double-transmon coupler) е предназначена за решаване на един от най-важните проблеми на квантовите изчисления – разработването на оборудване за високоточно свързване на кубитите. Прецизните връзки са от съществено значение за минимизиране на грешките и подобряване надеждността на квантовите изчисления. Докато точността на еднокубитовите гейтове вече достига стойности от 99,9%, процентът на грешките при двукубитовите устройства обикновено остава на ниво от 1% или повече.

Експерти от Института за физични и химични изследвания RIKEN и Toshiba успяха да създадат квантов гейт, базиран на DTC, който на теория е замислен като устройство, което значително подобрява точността на квантовите гейтове. Благодарение на него точността на устройството достигна 99,92% за двукубитово устройство и 99,98% за еднокубитово устройство, съобщи EurekAlert.

DTC е нов подход за настройване на свързващото устройство, състоящо се от два трансмона с фиксирана честота. Този тип кубит е относително нечувствителен към шума от електрическите заряди. Двата трансмона се свързват в устройството чрез контур, като се използва допълнителен Джозефсонов преход.

Авторите описват ключовия елемент на новата разработка като създаване на гейт с помощта на най-съвременните техники за машинно обучение с обратна връзка (reinforcement learning). Този подход направи възможно превръщането на теоретичния потенциал на DTC в практически приложения. По този начин е постигнат оптимален баланс между двата вида грешки – разсейване и декохерентност. Благодарение на него учените успяха да постигнат най-високото ниво на точност сред официално обявените.

„Като намалихме нивото на грешките в квантовите гейтове, ние направихме възможно по-надеждното и точно квантово изчисление. Това е особено важно за разработването на устойчиви на грешки квантови компютри – бъдещето на квантовите изчисления“, заяви Ясунобу Накамура, директор на Центъра за квантови изчисления RIKEN.