Harvard's doorbraak in kwantumcomputers: een sprong naar foutcorrectie en ruisonderdrukking

Harvard's doorbraak in kwantumcomputers: een sprong naar foutcorrectie en ruisonderdrukking

Tijdstempel: 8 december 2023 1:23 uur
Harvard's doorbraak in kwantumcomputing: een sprong naar foutcorrectie en ruisonderdrukking PlatoBlockchain Data Intelligence. Verticaal zoeken. Ai.

Er is een substantiële vooruitgang geboekt op het gebied van kwantumcomputing, zoals onthuld door een groep onderzoekers van de Harvard University, in samenwerking met QuEra Computing Inc., de Universiteit van Maryland en het Massachusetts Institute of Technology. Het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) van de Verenigde Staten van Amerika heeft financiering verstrekt voor de ontwikkeling van een unieke processor die is ontworpen met de bedoeling twee van de grootste problemen op dit gebied te overwinnen: lawaai en fouten.

Ruis die qubits (kwantumbits) beïnvloedt en rekenfouten veroorzaakt, is een aanzienlijk obstakel geweest voor kwantumcomputing, dat hiermee wordt geconfronteerd moeilijkheid geruime tijd. In het proces van het verbeteren van de kwantumcomputertechnologie is dit een aanzienlijk obstakel gebleken. Sinds het begin der tijden zijn kwantumcomputers met meer dan duizend qubits nodig om enorme hoeveelheden foutcorrectie uit te voeren. Dit is het probleem dat ervoor zorgt dat deze computers niet op grote schaal worden gebruikt.

In een baanbrekend onderzoek dat werd gepubliceerd in het peer-reviewed wetenschappelijke tijdschrift Nature, maakte het team onder leiding van Harvard University hun strategie bekend om deze zorgen aan te pakken. Ze kwamen op het idee van logische qubits, dit zijn verzamelingen qubits die met elkaar zijn verbonden door kwantumverstrengeling voor communicatiedoeleinden. In tegenstelling tot de conventionele methode van foutcorrectie, die berust op dubbele kopieën van informatie, maakt deze techniek gebruik van de inherente redundantie die aanwezig is in logische qubits.

Een hoeveelheid van 48 logische qubits, die nog nooit eerder was gerealiseerd, werd door het team gebruikt om effectief grootschalige berekeningen uit te voeren op een foutgecorrigeerde kwantumcomputer. Door een codeafstand van zeven te bewijzen, wat wijst op een sterkere veerkracht tegen kwantumfouten, werd dit haalbaar gemaakt door de grootste logische qubits te construeren en te verstrengelen die ooit zijn gemaakt. Daarom werd dit praktisch uitvoerbaar gemaakt.

Om de processor te construeren, werden duizenden rubidiumatomen gescheiden in een vacuümkamer en vervolgens met behulp van lasers en magneten gekoeld tot een temperatuur die heel dicht bij het absolute nulpunt lag. 280 van deze atomen werden omgezet in qubits en met behulp van extra lasers verstrengeld, wat resulteerde in de creatie van 48 logische qubits. In plaats van draden te gebruiken, communiceerden deze qubits met elkaar via een optisch pincet.

Vergeleken met eerdere, grotere machines die gebaseerd zijn op fysieke qubits, vertoonde deze nieuwe kwantumcomputer een veel lager percentage fouten tijdens berekeningen. In plaats van het corrigeren van fouten die tijdens berekeningen optreden, bevat de processor die door het Harvard-team wordt gebruikt een fase voor het detecteren van fouten na de verwerking. Tijdens deze fase worden foutieve outputs ontdekt en weggegooid. Dit is een versnelde aanpak voor het opschalen van kwantumcomputers voorbij het huidige tijdperk van Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ), dat momenteel van kracht is.

Als resultaat van deze prestatie zijn er nieuwe mogelijkheden voor quantum computing beschikbaar gekomen. De prestatie is een grote stap in de richting van de ontwikkeling van kwantumcomputers die schaalbaar en fouttolerant zijn en in staat zijn problemen aan te pakken die traditioneel hardnekkig waren. Concreet benadrukt het onderzoek de mogelijkheid voor kwantumcomputers om berekeningen en combinatoriek uit te voeren die niet denkbaar zijn met de technologie die nu beschikbaar is op het gebied van de informatica. Dit opent een geheel nieuwe weg voor de vooruitgang van de kwantumtechnologie.

Afbeeldingsbron: Shutterstock

Tijdstempel:

Meer van Blockchain News