Изследователи от MIT разработват схема за подобряване на квантовите изчисления

Изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT) са разработили нова схема, която може да извършва квантови изчисления с много висока степен на точност. Изследователите са използвали нов тип свръхпроводящ кюбит, наречен флуксониум.

Квантовите компютри се считат за следващата граница на изчислителната техника, тъй като могат да извършват изчисления със скорост, която изпреварва с десетилетия използваните днес суперкомпютри. Обратната страна на такива високи скорости е, че те могат да натрупват грешки също толкова бързо.

Дори малка грешка може да се натрупа бързо и да доведе до срив на системат. Ето защо квантовите системи се нуждаят от също толкова бърза система за коригиране на грешки, която да работи успоредно с изчисленията, за да гарантира, че те са правилни.

Използване на флуксониум за по-висока точност

В предишни разработки в областта на квантовите изчисления са използвани трансмонни кюбити. Напоследък обаче флуксониевите кюбити придобиха популярност, тъй като имат по-дълго време на кохерентност в сравнение с трансмоните.

Кохерентността е времето, през което един кюбит може да разчита на алгоритми, преди цялата информация да бъде загубена. Флуксониевите кюбити демонстрират времена на кохерентност над 1 милисекунда, но те са 10 пъти по-дълги от тези на трансмоните. Колкото по-дълго един кюбит остава кохерентен, толкова по-голяма е верността или точността на квантовата операция при гейтовете. Гейт е логическа операция, извършвана с помощта на един или повече кюбита.

Могат да се използват и кодове за коригиране на грешки, за да се намали броят на грешките. За да се приложат такива кодове обаче, операциите трябва да преминат „праг на вярност“, а подобряването на точността на операциите намалява режийните разходи за прилагане на такива кодове.

Как работи веригата?

Изследователският екип от Масачузетския технологичен институт е използвал два флуксониеви кюбита в двата края с регулируем трансмонен куплунг в своята схема. Тази флуксониум-трансмон-флуксониум (FTF) архитектура осигурява по-силно свързване в сравнение с това, постигнато при използване само на флуксониеви кюбити.

В своите експерименти изследователите демонстрираха 99,99% точност на изчисленията при използване на едно-кубитов гейт и 99,9% точност при използване на дву-кубитов. Тези точности са много по-високи от прага за кодове за коригиране на грешки и могат да се използват в мащабни системи.

Архитектурата FTF играе жизненоважна роля в тези резултати, тъй като свежда до минимум нежеланите взаимодействия във фонов режим по време на квантовото изчисление. С нарастване на значимостта на връзките фоновият шум в системата става по-устойчив и се нарича от учените ZZ взаимодействия. Архитектурата FTF помага за преодоляването на този проблем.