25 سبتمبر 2023 - أفاد باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أنهم أظهروا بنية كيوبت جديدة فائقة التوصيل يمكنها إجراء عمليات بين الكيوبتات بدقة أكبر، مما يعالج عقبة أمام الاستخدام التجاري لأجهزة الكمبيوتر الكمومية: تصحيح الأخطاء.
استخدم الباحثون نوعًا جديدًا نسبيًا من الكيوبتات فائقة التوصيل، المعروفة باسم الفلوكسونيوم، والتي يمكن أن يكون لها عمر أطول من الكيوبتات فائقة التوصيل الأكثر استخدامًا. لتحقيق الوعد أو الحوسبة الكمومية، يجب أن تكون الإصدارات الكمومية من رموز تصحيح الأخطاء قادرة على حساب الأخطاء الحسابية بشكل أسرع مما تحدث. ومع ذلك، فإن أجهزة الكمبيوتر الكمومية اليوم ليست قوية بما يكفي لتحقيق مثل هذا التصحيح للأخطاء على المقاييس ذات الصلة تجاريًا.
تشتمل البنية المستخدمة من قبل الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على عنصر اقتران خاص بين اثنين من البتات الكمومية للفلوكسونيوم، مما يمكنهم من إجراء عمليات منطقية، تُعرف باسم البوابات، بطريقة دقيقة للغاية. إنه يمنع نوعًا من تفاعل الخلفية غير المرغوب فيه الذي يمكن أن يؤدي إلى حدوث أخطاء في العمليات الكمومية.
وقد أتاح هذا النهج بوابات ثنائية الكيوبت بدقة تجاوزت 99.9 بالمئة وبوابات أحادية الكيوبت بدقة 99.99 بالمئة. بالإضافة إلى ذلك، قام الباحثون بتنفيذ هذه البنية على شريحة باستخدام عملية تصنيع قابلة للتوسيع.
"إن بناء حاسوب كمي واسع النطاق يبدأ باستخدام الكيوبتات والبوابات القوية. لقد أظهرنا نظامًا واعدًا للغاية ثنائي البتات ووضحنا مزاياه العديدة للتوسع. "خطوتنا التالية هي زيادة عدد الكيوبتات"، كما يقول ليون دينغ الحاصل على الدكتوراه 23، والذي كان طالب دراسات عليا في الفيزياء في مجموعة أنظمة الكم الهندسية (EQuS) وهو المؤلف الرئيسي لورقة بحثية حول هذه البنية.
كتب دينغ البحث مع ماكس هايز، باحث ما بعد الدكتوراه في EQuS؛ يونغكيو سونغ دكتوراه '22؛ بهارات كانان دكتوراه '22، وهو الآن الرئيس التنفيذي لشركة أتلانتيك كوانتوم؛ كايل سيرنياك، عالم فريق العمل وقائد الفريق في مختبر لينكولن بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا؛ وكبير المؤلفين ويليام د. أوليفر، أستاذ الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر والفيزياء لدى هنري إليس وارن، ومدير مركز هندسة الكم، ورئيس EQuS، والمدير المساعد لمختبر أبحاث الإلكترونيات؛ بالإضافة إلى آخرين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومختبر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لينكولن. يظهر البحث اليوم في مراجعة البدنية X.
نظرة جديدة على Fluxonium Qubit
في الكمبيوتر الكلاسيكي، البوابات هي عمليات منطقية يتم إجراؤها على البتات (سلسلة من 1 و0) والتي تتيح إجراء العمليات الحسابية. بوابات في الاحصاء الكمية يمكن التفكير فيها بنفس الطريقة، فبوابة الكيوبت الواحدة هي عملية منطقية على كيوبت واحد، في حين أن البوابة ثنائية الكيوبت هي عملية تعتمد على حالة اثنين من الكيوبتات المتصلة.
يقيس الإخلاص دقة العمليات الكمومية التي يتم إجراؤها على هذه البوابات. تعتبر البوابات ذات أعلى دقة ممكنة ضرورية لأن الأخطاء الكمومية تتراكم بشكل كبير. مع حدوث مليارات العمليات الكمية في نظام واسع النطاق، فإن قدرًا صغيرًا من الأخطاء يمكن أن يتسبب بسرعة في فشل النظام بأكمله.
ومن الناحية العملية، يمكن للمرء استخدام رموز تصحيح الأخطاء لتحقيق معدلات الخطأ المنخفضة هذه. ومع ذلك، هناك "عتبة الإخلاص" التي يجب أن تتجاوزها العمليات لتنفيذ هذه الرموز. علاوة على ذلك، فإن دفع الإخلاصات إلى ما هو أبعد من هذه العتبة يقلل من الحمل اللازم لتنفيذ رموز تصحيح الأخطاء.
لأكثر من عقد من الزمان، استخدم الباحثون في المقام الأول الكيوبتات الكمومية في جهودهم لبناء أجهزة الكمبيوتر الكمومية. نوع آخر من الكيوبتات فائقة التوصيل، المعروف باسم كيوبت الفلوكسونيوم، نشأ مؤخرًا. لقد ثبت أن الكيوبتات الكمومية للفلوكسونيوم لها عمر أطول، أو أوقات التماسك، من الكيوبتات المرسلة.
وقت التماسك هو مقياس لمدى قدرة البت الكمي على تنفيذ العمليات أو تشغيل الخوارزميات قبل فقدان جميع المعلومات الموجودة في البت الكمي.
"كلما زاد عمر الكيوبت، زادت الدقة في العمليات التي يميل إلى تعزيزها. وهذان الرقمان مرتبطان ببعضهما البعض. يقول دينغ: "لكن لم يكن من الواضح، حتى عندما تعمل كيوبتات الفلوكسونيوم نفسها بشكل جيد، ما إذا كان بإمكانك تنفيذ بوابات جيدة عليها".
ولأول مرة، وجد دينغ ومعاونوه طريقة لاستخدام هذه الكيوبتات الأطول عمرًا في بنية يمكنها دعم بوابات قوية للغاية وعالية الدقة. في هندستها المعمارية، تمكنت الكيوبتات الكمومية من الفلوكسونيوم من تحقيق أوقات تماسك تزيد عن ميلي ثانية، أي أطول بحوالي 10 مرات من الكيوبتات الكمومية التقليدية.
يقول هايز: "على مدى العامين الماضيين، كانت هناك عدة إثباتات لتفوق الفلوكسونيوم على الإرسالات على مستوى الكيوبت الواحد". "يُظهر عملنا أن تعزيز الأداء هذا يمكن أن يمتد إلى التفاعلات بين الكيوبتات أيضًا."
تم تطوير كيوبتات الفلوكسونيوم بالتعاون الوثيق مع مختبر لينكولن بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT-LL)، الذي يتمتع بخبرة في تصميم وتصنيع تقنيات الكيوبتات فائقة التوصيل القابلة للتوسعة.
يقول سيرنياك: "كانت هذه التجربة نموذجية لما نسميه "نموذج الفريق الواحد": وهو التعاون الوثيق بين مجموعة EQuS وفريق الكيوبت فائق التوصيل في MIT-LL". "من الجدير تسليط الضوء هنا على وجه التحديد على مساهمة فريق التصنيع في MIT-LL - فقد طوروا القدرة على بناء مصفوفات كثيفة لأكثر من 100 تقاطع جوزيفسون خصيصًا للفلوكسونيوم ودوائر الكيوبت الجديدة الأخرى."
اتصال أقوى
تتضمن بنيتهم الجديدة دائرة تحتوي على اثنين من كيوبتات الفلوكسونيوم على كلا الطرفين، مع قارنة إرسال قابلة للضبط في المنتصف لربطهما معًا. تتيح بنية الفلوكسونيوم-ترانسمون-فلوكسونيوم (FTF) اقترانًا أقوى من الطرق التي تربط مباشرة بين اثنين من بتات الفلوكسونيوم.
يعمل FTF أيضًا على تقليل التفاعلات غير المرغوب فيها التي تحدث في الخلفية أثناء العمليات الكمومية. عادةً، يمكن أن تؤدي عمليات الاقتران الأقوى بين البتات الكمومية إلى المزيد من ضجيج الخلفية المستمر، والمعروف باسم تفاعلات ZZ الثابتة. لكن بنية FTF تعالج هذه المشكلة.
تعد القدرة على قمع هذه التفاعلات غير المرغوب فيها وأوقات التماسك الأطول للبتات الكمومية للفلوكسونيوم من العوامل التي مكّنت الباحثين من إثبات دقة البوابة ذات الكيوبت الواحد بنسبة 99.99 بالمائة ودقة البوابة ثنائية الكيوبت بنسبة 99.9 بالمائة.
تعد دقة البوابة هذه أعلى بكثير من العتبة المطلوبة لبعض رموز تصحيح الأخطاء الشائعة، ويجب أن تمكن من اكتشاف الأخطاء في الأنظمة واسعة النطاق.
"يعمل تصحيح الأخطاء الكمومية على بناء مرونة النظام من خلال التكرار. ومن خلال إضافة المزيد من البتات الكمومية، يمكننا تحسين الأداء العام للنظام، بشرط أن تكون البتات الكمومية "جيدة بما فيه الكفاية" بشكل فردي. فكر في محاولة أداء مهمة ما في غرفة مليئة بأطفال رياض الأطفال. يوضح أوليفر: "يؤدي ذلك إلى الكثير من الفوضى، وإضافة المزيد من أطفال رياض الأطفال لن يجعل الأمر أفضل". "ومع ذلك، فإن عمل العديد من طلاب الدراسات العليا الناضجين معًا يؤدي إلى أداء يتجاوز أي فرد من الأفراد - وهذا هو مفهوم العتبة. وفي حين أنه لا يزال هناك الكثير مما يتعين القيام به لبناء حاسوب كمي قابل للتوسيع، إلا أنه يبدأ بالحصول على عمليات كمومية عالية الجودة تتجاوز العتبة بكثير.
بناءً على هذه النتائج، قام دينغ وسونج وكانان وأوليفر وآخرون مؤخرًا بتأسيس شركة ناشئة للحوسبة الكمومية. الكم الأطلسي. وتسعى الشركة إلى استخدام كيوبتات الفلوكسونيوم لبناء حاسوب كمي قابل للتطبيق للتطبيقات التجارية والصناعية.
"هذه النتائج قابلة للتطبيق على الفور ويمكن أن تغير حالة الحقل بأكمله. وهذا يوضح للمجتمع أن هناك طريقًا بديلاً للمضي قدمًا. يقول كانان: “نحن نؤمن بشدة أن هذه البنية، أو شيء من هذا القبيل باستخدام كيوبتات الفلوكسونيوم، يُظهر وعدًا كبيرًا فيما يتعلق ببناء حاسوب كمي مفيد ومتسامح مع الأخطاء”.
ويضيف أنه على الرغم من أن مثل هذا الكمبيوتر لا يزال على بعد 10 سنوات، إلا أن هذا البحث يعد خطوة مهمة في الاتجاه الصحيح. بعد ذلك، يخطط الباحثون لتوضيح مزايا بنية FTF في الأنظمة التي تحتوي على أكثر من اثنين من الكيوبتات المتصلة.
تم تمويل هذا العمل جزئيًا من قبل مكتب أبحاث الجيش الأمريكي، ووكيل وزارة الدفاع للأبحاث والهندسة، ومنحة دكتوراه من شركة IBM، والمؤسسة الكورية للدراسات المتقدمة، وبرنامج زمالة الدراسات العليا لعلوم وهندسة الدفاع الوطني.
المصدر: هذه نسخة منقحة لقصة كتبها آدم زيوي، ميت أخبار
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://insidehpc.com/2023/09/mit-qubit-architecture-achieves-progress-on-quantum-error-correction/
- :لديها
- :يكون
- :ليس
- 10
- 100
- 13
- 2023
- 25
- 9
- a
- القدرة
- ماهرون
- حول المستشفى
- فوق
- حسابي
- جمع
- دقة
- دقيق
- التأهيل
- يحقق
- في الواقع
- ادم
- مضيفا
- إضافة
- معالجة
- يضيف
- تقدم
- مزايا
- خوارزميات
- الكل
- أيضا
- كمية
- an
- تحليل
- و
- آخر
- أي وقت
- يبدو
- ذو صلة
- التطبيقات
- نهج
- هندسة معمارية
- هي
- جيش
- AS
- محام
- At
- المؤلفة
- بعيدا
- خلفية
- BE
- لان
- كان
- قبل
- اعتقد
- أفضل
- ما بين
- Beyond
- المليارات
- زيادة
- نساعدك في بناء
- ابني
- يبني
- لكن
- by
- دعوة
- CAN
- قدرة
- سبب
- مركز
- الرئيس التنفيذي
- معين
- تغيير
- فوضى
- رقاقة
- اغلاق
- رموز
- للاتعاون
- تجاري
- تجاريا
- مشترك
- عادة
- مجتمع
- حول الشركة
- حساب
- الكمبيوتر
- علوم الكمبيوتر
- أجهزة الكمبيوتر
- الحوسبة
- مفهوم
- التواصل
- متصل
- بناء
- إسهام
- استطاع
- زوجان
- عقد
- الدفاع
- شرح
- تظاهر
- يعتمد
- تصميم
- كشف
- المتقدمة
- اتجاه
- مباشرة
- مدير المدارس
- do
- أثناء
- جهود
- إما
- الإلكترونيات
- العنصر
- تمكين
- تمكين
- تمكن
- النهاية
- الهندسة
- كاف
- كامل
- خطأ
- أخطاء
- أساسي
- حتى
- تجاوز
- يتجاوز
- تجربة
- خبرة
- ويوضح
- أضعافا مضاعفة
- جدا
- العوامل
- يفشلون
- بعيدا
- أسرع
- إخلاص
- حقل
- الاسم الأول
- لأول مرة
- في حالة
- إلى الأمام
- وجدت
- دورة تأسيسية
- تاسست
- بالإضافة إلى
- الممولة
- علاوة على ذلك
- البوابات و حواجز اللعب
- خير
- شراء مراجعات جوجل
- خريج
- عظيم
- أكبر
- تجمع
- يملك
- وجود
- he
- هنري
- هنا
- أداء عالي
- عالي الجودة
- أعلى
- أعلى
- تسليط الضوء
- جدا
- له
- كيفية
- لكن
- HTTPS
- IBM
- if
- فورا
- تنفيذ
- نفذت
- أهمية
- تحسن
- in
- القيمة الاسمية
- بشكل فردي
- الأفراد
- صناعي
- معلومات
- تفاعل
- التفاعلات
- إلى
- تقديم
- IT
- انها
- الانضمام
- معروف
- كوريا
- كايل
- مختبر
- على نطاق واسع
- اسم العائلة
- قيادة
- زعيم
- يؤدي
- مستوى
- فترة الحياة
- مثل
- لينكولن
- حياة
- منطقي
- طويل
- يعد
- ضائع
- الكثير
- منخفض
- جعل
- أسلوب
- كثير
- ناضج
- ماكس
- ماكس العرض
- قياس
- الإجراءات
- طرق
- وسط
- يقلل
- معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
- الأكثر من ذلك
- كثيرا
- يجب
- محليات
- بحاجة
- جديد
- أخبار
- التالي
- ضجيج
- رواية
- الآن
- عدد
- أرقام
- تحدث
- of
- خصم
- Office
- on
- ONE
- عملية
- عمليات
- or
- نشأت
- أخرى
- أخرى
- لنا
- خارج
- التفوق على
- الكلي
- ورق
- جزء
- مسار
- فى المائة
- نفذ
- أداء
- تنفيذ
- رسالة دكتوراه
- فيزياء
- خطة
- أفلاطون
- الذكاء افلاطون البيانات
- أفلاطون داتا
- ممكن
- ممارسة
- في المقام الأول
- المحتمل
- المشكلة
- عملية المعالجة
- البروفيسور
- البرنامج
- التقدّم
- وعد
- واعد
- تعزيز
- المقدمة
- دفع
- كمية
- كمبيوتر الكم
- أجهزة الكمبيوتر الكم
- الاحصاء الكمية
- تصحيح الخطأ الكم
- أنظمة الكم
- و qubit
- المكدسة
- بسرعة
- الأجور
- أدرك
- مؤخرا
- يقلل
- نسبيا
- ذات الصلة
- تقرير
- بحث
- الباحثين
- مرونة
- النتائج
- مراجعة
- حق
- قوي
- غرفة
- يجري
- s
- نفسه
- يقول
- النطاقات
- التحجيم
- علوم
- عالم
- تسعى
- على ما يبدو
- كبير
- مسلسلات
- عدة
- ينبغي
- أظهرت
- أظهرت
- يظهر
- عزباء
- صغير
- شيء
- تختص
- على وجه التحديد
- فريق العمل
- يبدأ
- بدء التشغيل
- الولايه او المحافظه
- المحافظة
- خطوة
- لا يزال
- قصتنا
- أقوى
- بقوة
- طالب
- عدد الطلبة
- دراسات
- هذه
- فائقة التوصيل
- الدعم
- تجاوز
- نظام
- أنظمة
- أخذ
- مهمة
- فريق
- التكنولوجيا
- يميل
- سياسة الحجب وتقييد الوصول
- من
- أن
- •
- المعلومات
- الدولة
- من مشاركة
- منهم
- أنفسهم
- هناك.
- تشبه
- هم
- اعتقد
- فكر
- عتبة
- عبر
- مربوط
- الوقت
- مرات
- إلى
- اليوم
- اليوم
- سويا
- تقليدي
- يحاول
- اثنان
- نوع
- عادة
- لنا
- غير مرغوب فيه
- تستخدم
- مستعمل
- استخدام
- تستخدم
- الإصدار
- الإصدارات
- قابل للحياة
- منطقة مكتظة
- وكان
- طريق..
- we
- حسن
- كان
- ابحث عن
- متى
- التي
- في حين
- من الذى
- وليام
- مع
- للعمل
- عامل
- قيمة
- سوف
- كتب
- سنوات
- حتى الآن
- أنت
- زفيرنت