Una nuova ricerca di Alice e Bob mostra le capacità dei Cat Qubit per la correzione e la prevenzione degli errori

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Una nuova ricerca di Alice & Bob utilizza cat qubit per aumentare la correzione degli errori all'interno di un sistema di calcolo quantistico.

By Kenna Hughes-Castleberry pubblicato il 14 marzo 2023

A causa della fragilità dei sistemi di calcolo quantistico, gli errori possono essere piuttosto frequenti. Le aziende quantistiche di tutto il mondo stanno sviluppando metodi per evitare errori o rendere l'hardware più resistente agli errori. Mentre molte di queste attività sono focalizzate su rumore, Alice e Bob, un'azienda quantistica con sede a Parigi, sta invece esaminando i qubit stessi. L'azienda sta sviluppando quelli che sono noti come cat qubit, questi componenti primari potrebbero essere la chiave per combinare la prevenzione degli errori e la correzione degli errori; UN carta recente del team di Alice & Bob mostra che i qubit di gatto offrono una potenziale soluzione a questi problemi. "Questi qubit appartengono alla classe bosonica dei qubit", ha spiegato Jérémie Guillaud, capo della teoria dell'azienda. "Questa classe di qubit è unica perché hanno una struttura matematica specifica che offre spazio per proteggere qualsiasi informazione quantistica codificata". A causa delle proprietà uniche di questi cat qubit, i ricercatori di Alice & Bob sperano che il loro sistema possa fare progressi significativi nella correzione e nella prevenzione degli errori.

Utilizzo di Cat Qubit per la prevenzione e la correzione degli errori

Guillaud ritiene che non solo i qubit cat siano utili per la correzione degli errori, ma possano anche aiutare a progettare un sistema tenendo presente la prevenzione degli errori. "Ci sono due paradigmi nella comunità attuale", ha spiegato Guillaud. “Il primo è migliorare l'hardware senza correggere gli errori. Ciò significa nessuna prevenzione degli errori e di solito si riferisce al file NISQ era. L'altro paradigma si concentra sulla correzione degli errori e sulla prevenzione degli errori del sistema stesso. La correzione degli errori, una volta operata al di sotto della sua soglia, offre una potenziale soppressione del tasso di errore logico. Quindi, puoi ottenere molto rapidamente l'accesso a tassi di errore molto più bassi." Poiché gli esperti hanno previsto un aumento del valore di miliardi di dollari per il calcolo quantistico dopo la correzione degli errori, esiste un incentivo monetario per l'industria a lavorare allo sviluppo di questi sistemi. Per fare ciò, Guillaud sta passando alla fase successiva di questa ricerca, testando la teoria nei laboratori di Alice & Bob. "Per i nostri cat qubit, la prossima grande pietra miliare è dimostrare la protezione delle informazioni quantistiche su scale temporali macroscopiche (secondi/minuti/ore), dove attualmente è limitata al massimo ai millisecondi nei migliori sistemi, dove i microsecondi sono lo standard", ha aggiunto. .

Raggiungere la correzione degli errori

Nel loro nuovo articolo, i ricercatori di Alice & Bob hanno scoperto che, in teoria, utilizzando cat qubit, sono necessari meno qubit per la correzione degli errori. Come ha affermato Guillaud; "Su un computer quantistico a grandezza naturale, avresti qualcosa come il 90% dei qubit che servirebbe solo a controllare la diffusione degli errori, e solo il 10% dei qubit svolge in qualche modo il lavoro di portare a termine il calcolo." Ciò significa che solo una frazione della potenza di calcolo di un computer quantistico è focalizzata sull'analisi vera e propria, rendendo la macchina piuttosto inefficiente. L'attuale numero di qubit necessari per mitigare la correzione degli errori è di circa 20 milioni, che Guillaud ha spiegato, era il numero Google stava lavorando. Ma con il suo team, Guillaud è stato in grado di ridimensionare quel numero fino a soli 350,000 qubit, rendendo l'intero sistema quantistico più gestibile e conveniente. Ciò ha enormi implicazioni per coloro che cercano di sviluppare protocolli di correzione degli errori. Con meno qubit necessari nel sistema, si verificheranno meno interferenze tra i qubit, rendendo più facile per un'azienda aumentare l'hardware.

Kenna Hughes-Castleberry è una scrittrice presso Inside Quantum Technology e Science Communicator presso JILA (una partnership tra l'Università del Colorado Boulder e il NIST). I suoi ritmi di scrittura includono la tecnologia profonda, il metaverso e la tecnologia quantistica.