Harvards gennembrud inden for kvantecomputere: et spring mod fejlkorrektion og støjreduktion

Harvards gennembrud inden for kvantecomputere: et spring mod fejlkorrektion og støjreduktion

Tidsstempel: 8. december 2023 kl. 1:23
Harvard's Breakthrough in Quantum Computing: A Leap Towards Error-Correction and Noise Reduction PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Der er sket et betydeligt fremskridt inden for kvanteberegning, som blev afsløret af en gruppe forskere fra Harvard University i samarbejde med QuEra Computing Inc., University of Maryland og Massachusetts Institute of Technology. Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) i USA har givet midler til udviklingen af ​​en unik processor, der er designet med den hensigt at overvinde to af de største problemer på området: støj og fejl.

Støj, der påvirker qubits (kvantebit) og forårsager beregningsfejl, har været en væsentlig hindring for kvanteberegning, som har konfronteret dette besvær i ret lang tid. I processen med at forbedre kvantecomputerteknologien har dette vist sig at være en væsentlig hindring. Siden tidens begyndelse har kvantecomputere, der indeholder mere end tusind qubits, været nødvendige for at udføre enorme mængder fejlkorrektion. Dette er det problem, der har forhindret disse computere i at blive meget brugt.

I en banebrydende forskning, der blev offentliggjort i det peer-reviewede videnskabelige tidsskrift Nature, afslørede holdet, der blev ledet af Harvard University, deres strategi for at løse disse bekymringer. De kom op med ideen om logiske qubits, som er samlinger af qubits, der er forbundet med kvanteforviklinger til kommunikationsformål. I modsætning til den konventionelle metode til fejlkorrektion, som er afhængig af duplikerede kopier af information, gør denne teknik brug af den iboende redundans, der er til stede i logiske qubits.

En mængde på 48 logiske qubits, som aldrig var blevet opnået tidligere, blev brugt af holdet for effektivt at udføre storskalaberegninger på en fejlkorrigeret kvantecomputer. Ved at bevise en kodeafstand på syv, hvilket indikerer en stærkere modstandsdygtighed over for kvantefejl, blev dette gjort muligt ved at konstruere og sammenfiltre de største logiske qubits, der nogensinde er blevet skabt. Derfor blev dette gjort praktisk muligt.

For at konstruere processoren blev tusindvis af rubidium-atomer adskilt i et vakuumkammer, og derefter blev de afkølet til en temperatur, der var meget tæt på det absolutte nulpunkt ved hjælp af lasere og magneter. 280 af disse atomer blev omdannet til qubits og viklet ind ved hjælp af yderligere lasere, hvilket resulterede i skabelsen af ​​48 logiske qubits. I stedet for at bruge ledninger kommunikerede disse qubits med hinanden ved hjælp af en optisk pincet.

Sammenlignet med tidligere større maskiner, der er baseret på fysiske qubits, viste denne nye kvantecomputer en langt lavere frekvens af fejl under beregninger. I stedet for at rette fejl, der opstår under beregninger, inkorporerer processoren, der bruges af Harvard-teamet, en efterbehandlingsfejldetektionsfase. I denne fase opdages og kasseres fejlagtige output. Dette er en fremskyndet tilgang til at skalere kvantecomputere ud over den nuværende alder af Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ), som i øjeblikket er i kraft.

Som et resultat af denne præstation er nye muligheder for kvanteberegning blevet tilgængelige. Præstationen er et stort skridt mod udviklingen af ​​kvantecomputere, der er skalerbare, fejltolerante og i stand til at løse problemer, der traditionelt har været vanskelige at løse. Konkret fremhæver undersøgelsen muligheden for, at kvantecomputere kan udføre beregninger og kombinatorik, som ikke er tænkelige med den teknologi, der nu er tilgængelig inden for datalogi. Dette åbner en helt ny vej til fremskridt inden for kvanteteknologi.

Billedkilde: Shutterstock

Tidsstempel:

Mere fra Blockchain News