25. september 2023 – MIT-i teadlased teatavad, et on demonstreerinud uudset ülijuhtivat kubitiarhitektuuri, mis suudab teostada operatsioone kubittide vahel suurema täpsusega, kõrvaldades kvantarvutite ärilise kasutamise takistuse: veaparandus.
Teadlased kasutasid suhteliselt uut tüüpi ülijuhtivaid kubiteid, mida tuntakse fluxooniumi nime all ja mille eluiga võib olla pikem kui sagedamini kasutatavatel ülijuhtivate kubittide puhul. Lubaduse või kvantarvutuse realiseerimiseks peavad veaparanduskoodide kvantversioonid suutma arvestada arvutusvigu kiiremini, kui need tekivad. Kuid tänapäevased kvantarvutid ei ole veel piisavalt vastupidavad, et sellist veaparandust äriliselt olulistel skaalal realiseerida.
MIT-i uurijate kasutatav arhitektuur hõlmab spetsiaalset sidestuselementi kahe fluxooniumi kubiidi vahel, mis võimaldab neil täita loogilisi toiminguid, mida nimetatakse väravateks, väga täpselt. See pärsib teatud tüüpi soovimatut taustainteraktsiooni, mis võib kvantoperatsioonides vigu tekitada.
See lähenemisviis võimaldas kahe kubiti väravaid, mille täpsus ületas 99.9 protsenti, ja ühe kubiti väravaid 99.99 protsendi täpsusega. Lisaks rakendasid teadlased seda arhitektuuri laiendatava tootmisprotsessi abil kiibil.
"Suuremahulise kvantarvuti ehitamine algab tugevate kubittide ja väravatega. Näitasime väga paljutõotavat kahe qubit süsteemi ja panime paika selle paljud skaleerimise eelised. Meie järgmine samm on kubitide arvu suurendamine, ”ütleb Leon Ding PhD '23, kes oli EQuS-i (engl. Engineering Quantum Systems) grupi füüsika kraadiõppur ja on seda arhitektuuri käsitleva artikli juhtiv autor.
Ding kirjutas töö koos EQuS-i järeldoktori Max Haysiga; Youngkyu Sung PhD '22; Bharath Kannan PhD '22, kes on praegu Atlantic Quantumi tegevjuht; Kyle Serniak, MIT Lincolni labori teadlane ja meeskonna juht; ja vanemautor William D. Oliver, Henry Ellis Warreni elektrotehnika ja arvutiteaduse ning füüsika professor, Quantum Engineeringi keskuse direktor, EQuS juht ja elektroonika uurimislabori asedirektor; samuti teised MIT-is ja MIT Lincolni laboris. Uuring ilmub täna aastal Füüsiline ülevaade X.
Uus pilt Fluxonium Qubitist
Klassikalises arvutis on väravad loogilised toimingud, mida tehakse bittidega (1-de ja 0-de jada), mis võimaldavad arvutamist. Väravad sisse kvantarvutus võib mõelda samamoodi — ühe kubiti värav on loogiline tehe ühel kubitil, kahe kubit värav aga kahe ühendatud kubiidi olekust sõltuv tehing.
Fidelity mõõdab nende väravatega tehtud kvantoperatsioonide täpsust. Suurima võimaliku täpsusega väravad on olulised, kuna kvantvead kogunevad eksponentsiaalselt. Kuna suuremahulises süsteemis toimub miljardeid kvantoperatsioone, võib näiliselt väike viga kogu süsteemis kiiresti ebaõnnestuda.
Praktikas kasutataks nii madala veamäära saavutamiseks veaparanduskoode. Siiski on "truuduse lävi", mida toimingud peavad nende koodide rakendamiseks ületama. Veelgi enam, täpsuse viimine sellest lävest palju kaugemale vähendab veaparanduskoodide rakendamiseks vajalikke üldkulusid.
Rohkem kui kümme aastat on teadlased kvantarvutite ehitamisel kasutanud peamiselt transmon-kubitte. Hiljuti tekkis teist tüüpi ülijuhtiv kubit, mida tuntakse fluxooniumkubitina. On näidatud, et fluksooniumi kubitidel on pikem eluiga või koherentsusaeg kui transmonkubitidel.
Sidususaeg näitab, kui kaua kubit suudab toiminguid teha või algoritme käivitada, enne kui kogu qubitis olev teave kaob.
„Mida kauem kubit elab, seda suurema täpsusega on toimingud, mida see kipub edendama. Need kaks numbrit on omavahel seotud. Kuid isegi siis, kui fluksooniumkubiidid toimivad üsna hästi, on olnud ebaselge, kas saate neile häid väravaid teha, " ütleb Ding.
Esimest korda leidsid Ding ja tema kaastöötajad viisi, kuidas kasutada neid pikemaealisi kubite arhitektuuris, mis toetab ülimalt vastupidavaid ja ülitäpseid väravaid. Oma arhitektuuris suutsid fluxoonium-kubitid saavutada rohkem kui millisekundi koherentsusaega, mis on umbes 10 korda pikem kui traditsioonilised transmon-kubitid.
"Viimase paari aasta jooksul on toimunud mitmeid demonstratsioone, kuidas fluxoonium ületab ühe qubiti tasemel transmoone, " ütleb Hays. "Meie töö näitab, et seda jõudluse suurendamist saab laiendada ka kubitide vahelistele interaktsioonidele."
Fluksooniumi kubiidid töötati välja tihedas koostöös MIT Lincoln Laboratoryga (MIT-LL), millel on teadmised laiendatavate ülijuhtivate kubiiditehnoloogiate kavandamise ja valmistamise alal.
"See katse oli eeskujuks selle kohta, mida me nimetame" ühe meeskonna mudeliks": EQuS-i rühma ja MIT-LL-i ülijuhtivate kubitimeeskonna vaheline tihe koostöö, " ütleb Serniak. "Siin väärib esiletõstmist MIT-LLi tootmismeeskonna panus – nad arendasid välja võimaluse ehitada tihedaid massiive enam kui 100 Josephsoni ristmikust spetsiaalselt fluxooniumide ja muude uute kubitiahelate jaoks."
Tugevam ühendus
Nende uudne arhitektuur hõlmab vooluringi, mille mõlemas otsas on kaks fluxoonium-kubitti, mille keskel on häälestatav transmoniühendus, et need omavahel ühendada. See fluxonium-transmon-fluxonium (FTF) arhitektuur võimaldab tugevamat sidet kui meetodid, mis ühendavad otseselt kahte fluxooniumi kubitti.
FTF minimeerib ka soovimatuid interaktsioone, mis tekivad taustal kvantoperatsioonide ajal. Tavaliselt võivad kubitide vahelised tugevamad ühendused põhjustada seda püsivat taustmüra, mida nimetatakse staatiliseks ZZ-interaktsiooniks. Kuid FTF-i arhitektuur lahendab selle probleemi.
Võimalus neid soovimatuid koostoimeid maha suruda ja fluxooniumi kubitite pikemad koherentsusajad on kaks tegurit, mis võimaldasid teadlastel näidata ühe kubiidi värava täpsust 99.99 protsenti ja kahe kubiti värava täpsust 99.9 protsenti.
Need värava täpsused on tunduvalt kõrgemad teatud tavaliste veaparanduskoodide jaoks vajalikust lävest ja peaksid võimaldama suuremahulistes süsteemides vigade tuvastamist.
"Kvantveaparandus suurendab süsteemi vastupidavust koondamise kaudu. Kui lisate rohkem kubite, saame parandada süsteemi üldist jõudlust, eeldusel, et kubitid on eraldiseisvalt "piisavalt head". Mõelge sellele, kui proovite täita ülesannet lasteaednikke täis ruumiga. See on suur kaos ja lasteaedade lisamine ei muuda seda paremaks,” selgitab Oliver. „Kuid mitu küpset kraadiõppurit koos töötades viib tulemuslikkuseni, mis ületab ühegi indiviidi – see on läve kontseptsioon. Kuigi laiendatava kvantarvuti ehitamiseks on veel palju teha, algab see kvaliteetsete kvantoperatsioonidega, mis on palju üle läve.
Nende tulemuste põhjal asutasid Ding, Sung, Kannan, Oliver ja teised hiljuti kvantarvutite käivitusettevõtte, Atlandi kvant. Ettevõte püüab kasutada fluxooniumkubitte, et ehitada elujõuline kvantarvuti kommerts- ja tööstuslikeks rakendusteks.
"Need tulemused on kohe rakendatavad ja võivad muuta kogu põllu seisundit. See näitab kogukonnale, et on olemas alternatiivne tee. Usume kindlalt, et see arhitektuur või midagi sellist, kasutades fluxooniumi kubitte, näitab suurt lubadust kasuliku, tõrketaluva kvantarvuti ehitamisel, ”ütleb Kannan.
Kuigi sellise arvutini on veel tõenäoliselt 10 aastat, on see uuring oluline samm õiges suunas, lisab ta. Järgmisena kavatsevad teadlased demonstreerida FTF-i arhitektuuri eeliseid süsteemides, kus on rohkem kui kaks ühendatud kubitit.
Seda tööd rahastasid osaliselt USA armee uurimisbüroo, kaitseministeeriumi teadus- ja tehnikaalane asekantsler, IBMi doktoriõppe stipendium, Korea Advance Studiesi sihtasutus ning riikliku kaitseteaduse ja inseneriõppe kraadiõppe stipendiumiprogramm.
Allikas: see on Adam Zewe loo muudetud versioon, MIT Uudised
- SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
- PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
- PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
- PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
- PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
- Allikas: https://insidehpc.com/2023/09/mit-qubit-architecture-achieves-progress-on-quantum-error-correction/
- :on
- :on
- :mitte
- 10
- 100
- 13
- 2023
- 25
- 9
- a
- võime
- Võimalik
- MEIST
- üle
- konto
- Kogunema
- täpsus
- täpne
- Saavutada
- Saavutab
- tegelikult
- Adam
- lisades
- lisamine
- adresseerimine
- Lisab
- edendama
- eelised
- algoritme
- Materjal: BPA ja flataatide vaba plastik
- Ka
- summa
- an
- analüüs
- ja
- Teine
- mistahes
- ilmub
- kohaldatav
- rakendused
- lähenemine
- arhitektuur
- OLEME
- Armee
- AS
- Partner
- At
- autor
- ära
- tagapõhi
- BE
- sest
- olnud
- enne
- Uskuma
- Parem
- vahel
- Peale
- miljardeid
- suurendada
- ehitama
- Ehitus
- Ehitab
- kuid
- by
- helistama
- CAN
- võime
- Põhjus
- keskus
- tegevjuht
- kindel
- muutma
- Kaos
- kiip
- lähedal
- koodid
- koostöö
- kaubandus-
- kaubanduslikult
- ühine
- tavaliselt
- kogukond
- ettevõte
- arvutamine
- arvuti
- Arvutiteadus
- arvutid
- arvutustehnika
- mõiste
- Võta meiega ühendust
- seotud
- ehitama
- panus
- võiks
- Paar
- kümme aastat
- kaitse
- näitama
- Näidatud
- sõltub
- Disain
- Detection
- arenenud
- suund
- otse
- Juhataja
- do
- ajal
- jõupingutusi
- kumbki
- Elektroonika
- element
- võimaldama
- lubatud
- võimaldab
- lõpp
- Inseneriteadus
- piisavalt
- Kogu
- viga
- vead
- oluline
- Isegi
- ületanud
- ületab
- eksperiment
- teadmised
- Selgitab
- eksponentsiaalselt
- äärmiselt
- tegurid
- FAIL
- kaugele
- kiiremini
- truudus
- väli
- esimene
- Esimest korda
- eest
- edasi
- avastatud
- Sihtasutus
- Rajatud
- täis
- kogumispensioni
- Pealegi
- Gates
- hea
- koolilõpetaja
- suur
- suurem
- Grupp
- Olema
- võttes
- he
- henry
- siin
- suur jõudlus
- kvaliteetne
- rohkem
- kõrgeim
- esiletõstmine
- kõrgelt
- tema
- Kuidas
- aga
- HTTPS
- IBM
- if
- kohe
- rakendada
- rakendatud
- oluline
- parandama
- in
- Suurendama
- Üksikult
- inimesed
- tööstus-
- info
- suhtlemist
- interaktsioonid
- sisse
- kehtestama
- IT
- ITS
- liituma
- teatud
- Korea
- Kyle
- labor
- suuremahuline
- viimane
- viima
- juht
- Leads
- Tase
- eluaeg
- nagu
- Lincoln
- Elab
- loogiline
- Pikk
- enam
- kadunud
- Partii
- Madal
- tegema
- viis
- palju
- küps
- max
- max laiuse
- mõõtma
- meetmed
- meetodid
- Kesk-
- minimeerib
- MIT
- rohkem
- palju
- peab
- riiklik
- vaja
- Uus
- uudised
- järgmine
- müra
- romaan
- nüüd
- number
- numbrid
- esineb
- of
- maha
- Office
- on
- ONE
- töö
- Operations
- or
- pärineb
- Muu
- teised
- meie
- välja
- edestades
- üldine
- Paber
- osa
- tee
- protsent
- täitma
- jõudlus
- teostatud
- phd
- Füüsika
- kava
- Platon
- Platoni andmete intelligentsus
- PlatoData
- võimalik
- tava
- eelkõige
- tõenäoliselt
- Probleem
- protsess
- Õpetaja
- Programm
- Edu
- lubadus
- paljutõotav
- edendama
- tingimusel
- Lükkamine
- Kvant
- Kvantarvuti
- kvantarvutid
- kvantarvutus
- kvantvea parandus
- kvantsüsteemid
- qubit
- kubitid
- kiiresti
- Rates
- mõistma
- hiljuti
- vähendab
- suhteliselt
- asjakohane
- aru
- Aruanded
- teadustöö
- Teadlased
- vastupidavust
- Tulemused
- läbi
- õige
- jõuline
- ruum
- jooks
- s
- sama
- ütleb
- Kaalud
- ketendamine
- teadus
- teadlane
- Otsib
- näiliselt
- vanem
- Seeria
- mitu
- peaks
- näitas
- näidatud
- Näitused
- ühekordne
- väike
- midagi
- eriline
- eriti
- Personal
- algab
- käivitamisel
- riik
- Ühendriigid
- Samm
- Veel
- Lugu
- tugevam
- tugevalt
- õpilane
- Õpilased
- uuringud
- selline
- ülijuhtiv
- toetama
- ületama
- süsteem
- süsteemid
- Võtma
- Ülesanne
- meeskond
- Tehnoloogiad
- kipub
- tingimused
- kui
- et
- .
- teave
- Riik
- oma
- Neile
- ennast
- Seal.
- Need
- nad
- mõtlema
- see
- arvasin
- künnis
- Läbi
- seotud
- aeg
- korda
- et
- täna
- tänane
- kokku
- traditsiooniline
- üritab
- kaks
- tüüp
- tüüpiliselt
- meie
- soovimatu
- kasutama
- Kasutatud
- kasutamine
- kasutatud
- versioon
- versioonid
- elujõuline
- küülikute koloonia
- oli
- Tee..
- we
- Hästi
- olid
- M
- millal
- mis
- kuigi
- WHO
- william
- koos
- Töö
- töö
- väärt
- oleks
- kirjutas
- aastat
- veel
- sa
- sephyrnet