By ケナ 12 年 2022 月 XNUMX 日に投稿
量子コンピューター開発における最大の課題の XNUMX つはエラーです。 修正n. 量子コンピューティング内のエラーは非常に一般的であり、主に環境ノイズとシステム全体の脆弱性が原因です。 これらのエラーは不正確な測定を引き起こし、量子プログラミングの結果を歪める可能性があります。 多くの企業は、次のような IBM & でログインは、これらのエラーを修正する方法、または量子コンピューターを再調整してエラーを防ぐ方法に取り組んでいます。 からの新しい論文で ネイチャー·コミュニケーションズプリンストン大学のチームは、「消去エラー」として知られるシステムを調べることで、エラー訂正に代わる方法を提案しています。
量子誤り訂正 (QEC) とは何ですか?
なぜなら、量子コンピューターのコアユニットである量子ビットは、 壊れやすい、エラーが発生しやすくなります。 「量子コンピューティングにおける現在の中心的な問題は、量子誤り訂正を実装するのに十分な高忠実度の量子ビットを取得することです」と説明しました。 ジェフリー・トンプソン、プリンストン大学の准教授であり、この研究の主任研究者であるとのインタビューで述べた。 量子技術の内部。 ほとんどの種類の量子誤り訂正 (QEC)、量子コンピューター内のエラーを特定して修正するためにアルゴリズムが使用されます。 これらのアルゴリズムは数学的アプローチに基づいていますが、完璧には程遠いです。 トンプソンは次のように説明しました。 標準 量子誤り訂正では、シンドローム測定として知られる限られた観測セットから、量子ビットで発生した誤りの位置と種類の両方を判断する必要があります。」 これらのシンドローム測定はエラーを特定するのに役立ちますが、常にエラー訂正が成功するとは限りません。 「これらの決定を明確に行うのに十分な情報がない場合、エラー修正は失敗します。これは、エラーが多すぎる場合に発生します。」とトンプソン氏は付け加えました。
消去エラーの検出
トンプソン氏と彼のチームは、エラーの総数を減らすことでこの問題を解決するのではなく、エラーを特定しやすくすることに取り組みました。 彼らはイッテルビウム量子ビットの構造を研究しているときにこれをほぼ偶然に発見しました。 イッテルビウムの外殻にある XNUMX つの電子は、誤差修正に役立つ鍵ではないようです。 エラーの物理的原因を詳しく調査した結果、研究者らはエラーの原因が不正確なデータを消去または除去するシステムを開発することができました。 消去システムは、量子エラーを外側の電子のエネルギーシフトに結び付けることで機能しました。 トンプソン氏はこの特定のシステムを「消去エラー」と呼び、データが不正確な場所を示すのに役立ちます。 「『消去』エラーは、それ自体の位置を明らかにする特別なタイプのエラーなので、より多くのシンドローム情報を使用してエラーのタイプを把握できます」とトンプソン氏は述べています。 「これにより、より多くのエラーを処理できるようになり、エラー修正のパフォーマンスが向上します。」 消去エラーは古典的なコンピューティングではかなり一般的ですが、現在では量子コンピューティングでのみ考慮されています。
研究者らは、消去エラーを使用して、新しい技術が衝撃に耐えられることを発見しました。 視聴者の３８%が 現在の量子コンピュータでは実現可能なエラー率。 以前のシステムは、より高い割合のエラーで圧倒されるまで、1% のエラー率にしか耐えることができませんでした。 トンプソン氏は、この割合が高ければ、より多くの量子ビットを備えたより大型の量子コンピューターが現実になる可能性があると考えています。 「消去エラーに偏った量子ビットがある場合、それほど多くの量子ビットは必要なく、パフォーマンスが低下する可能性があります」とトンプソン氏は付け加えた。 「特定の範囲のパラメータでは、消去バイアス量子ビットは、従来の量子ビットと比較して、一定レベルの QEC パフォーマンスを達成するために必要な量子ビットが 10 分の 100、さらには XNUMX 分の XNUMX になる可能性があります。」 量子コンピューターのスケールアップを検討している多くの企業にとって、消去エラー システムはこれらの目標を達成するための鍵となる可能性があります。 「これを達成するために、既存の量子ビットを微妙に再設計することが可能かもしれない」とトンプソン氏は述べた。 「このアイデアには多くの関心が寄せられています。」
Kenna Hughes-Castleberry は、Inside Quantum Technology のスタッフ ライターであり、JILA (コロラド大学ボルダー大学と NIST のパートナーシップ) のサイエンス コミュニケーターです。 彼女の執筆ビートには、ディープ テクノロジー、メタバース、量子テクノロジーが含まれます。 彼女の作品については、彼女の Web サイトでさらに見ることができます。 https://kennacastleberry.com/
