Neue Forschungsergebnisse von Alice & Bob zeigen die Fähigkeiten von Katzen-Qubits zur Fehlerkorrektur und Fehlervermeidung

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Neue Forschungsergebnisse von Alice & Bob verwenden Cat-Qubits, um die Fehlerkorrektur in einem Quantencomputersystem zu verbessern.

By Kenna Hughes-Castleberry gepostet am 14

Aufgrund der Anfälligkeit von Quantencomputersystemen können Fehler ziemlich häufig auftreten. Quantum-Unternehmen weltweit entwickeln Methoden, um Fehler zu vermeiden oder die Hardware fehlerresistenter zu machen. Während sich viele dieser Unternehmen darauf konzentrieren Lärm, Alice & Bob, untersucht ein in Paris ansässiges Quantenunternehmen stattdessen die Qubits selbst. Das Unternehmen entwickelt sogenannte Cat-Qubits, diese Hauptkomponenten könnten der Schlüssel zur Kombination von Fehlervermeidung und Fehlerkorrektur sein; A jüngsten Papier vom Team von Alice & Bob zeigt, dass Cat-Qubits eine mögliche Lösung für diese Probleme bieten. „Diese Qubits gehören zur bosonischen Klasse der Qubits“, erklärt er Jérémie Guillaud, dem Leiter der Theorie des Unternehmens. „Diese Klasse von Qubits ist einzigartig, weil sie eine spezifische mathematische Struktur haben, die Platz bietet, um jede verschlüsselte Quanteninformation zu schützen.“ Aufgrund der einzigartigen Eigenschaften dieser Cat-Qubits hoffen die Forscher von Alice & Bob, dass ihr System erhebliche Fortschritte bei der Fehlerkorrektur und Fehlervermeidung erzielen kann.

Verwenden von Cat-Qubits zur Fehlervermeidung und Fehlerkorrektur

Guillaud glaubt, dass Cat-Qubits nicht nur für die Fehlerkorrektur von Vorteil sind, sondern auch dazu beitragen können, ein System mit Blick auf die Fehlervermeidung zu entwerfen. „Es gibt zwei Paradigmen in der aktuellen Gemeinschaft“, erklärte Guillaud. „Die erste besteht darin, die Hardware ohne Fehlerkorrektur zu verbessern. Dies bedeutet auch keine Fehlervermeidung und bezieht sich in der Regel auf die NISQ Epoche. Das andere Paradigma konzentriert sich auf die Fehlerkorrektur und Fehlervermeidung des Systems selbst. Die Fehlerkorrektur, sobald sie unterhalb ihrer Schwelle betrieben wird, gibt Ihnen eine potenzielle Unterdrückung der logischen Fehlerrate. So können Sie sehr schnell auf viel niedrigere Fehlerquoten zugreifen.“ Weil Experten dem Quantencomputing nach Fehlerkorrektur eine Wertsteigerung in Milliardenhöhe prognostizieren, gibt es für die Industrie einen monetären Anreiz, an der Entwicklung dieser Systeme zu arbeiten. Dazu geht Guillaud zum nächsten Schritt dieser Forschung über und testet die Theorie in den Labors von Alice & Bob. „Für unsere Cat-Qubits besteht der nächste große Meilenstein darin, den Schutz von Quanteninformationen über makroskopische Zeitskalen (Sekunden/Minuten/Stunden) zu demonstrieren, wo sie derzeit in den besten Systemen auf höchstens Millisekunden begrenzt ist, wobei Mikrosekunden der Standard sind“, fügte er hinzu .

Erreichen für Fehlerkorrektur

In ihrer neuen Arbeit fanden die Forscher von Alice & Bob heraus, dass durch die Verwendung von Cat-Qubits theoretisch weniger Qubits zur Fehlerkorrektur benötigt werden. Wie Guillaud sagte; „Auf einem Quantencomputer in voller Größe hätten Sie etwa 90 % der Qubits, die nur die Ausbreitung von Fehlern kontrollieren würden, und nur 10 % der Qubits, die irgendwie die Arbeit erledigen, die Berechnung durchzuführen.“ Das bedeutet, dass nur ein Bruchteil der Rechenleistung eines Quantencomputers auf die eigentliche Analyse konzentriert wird, was die Maschine ziemlich ineffizient macht. Die aktuelle Anzahl von Qubits, die zur Abschwächung der Fehlerkorrektur benötigt werden, liegt bei etwa 20 Millionen, was Guillaud erklärte, war die Zahl Google arbeitete an. Aber mit seinem Team konnte Guillaud diese Zahl auf nur 350,000 Qubits herunterskalieren, wodurch das gesamte Quantensystem überschaubarer und erschwinglicher wurde. Dies hat enorme Auswirkungen auf diejenigen, die Fehlerkorrekturprotokolle entwickeln möchten. Da weniger Qubits im System benötigt werden, treten weniger Interferenzen zwischen Qubits auf, was es für ein Unternehmen einfacher macht, die Hardware zu skalieren.

Kenna Hughes-Castleberry ist Mitarbeiterin bei Inside Quantum Technology und Science Communicator bei JILA (eine Partnerschaft zwischen der University of Colorado Boulder und NIST). Ihre Beats beim Schreiben umfassen Deep Tech, Metaverse und Quantentechnologie.