Harvards genombrott inom kvantberäkning: ett språng mot felkorrigering och brusreducering

Det har skett ett betydande framsteg inom kvantberäkning, vilket avslöjades av en grupp forskare från Harvard University, i samarbete med QuEra Computing Inc., University of Maryland och Massachusetts Institute of Technology. Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) i USA har tillhandahållit finansiering för utvecklingen av en unik processor som har utformats med avsikten att övervinna två av de största problemen på området: buller och misstag.

Brus som påverkar qubits (kvantbitar) och orsakar beräkningsfel har varit ett betydande hinder för kvantberäkningar, som har konfronterat detta Svårigheten ganska länge. I processen att förbättra kvantdatortekniken har detta visat sig vara ett betydande hinder. Sedan tidernas begynnelse har kvantdatorer som innehåller mer än tusen qubits behövts för att göra enorma mängder felkorrigering. Detta är problemet som har hindrat dessa datorer från att användas i stor utsträckning.

I en banbrytande forskning som publicerades i den peer-reviewed vetenskapliga tidskriften Nature, avslöjade teamet som leddes av Harvard University sin strategi för att ta itu med dessa problem. De kom på idén om logiska qubits, som är samlingar av qubits som är sammanlänkade genom kvantentanglement i kommunikationssyfte. I motsats till den konventionella metoden för felkorrigering, som bygger på dubbla kopior av information, använder denna teknik den inneboende redundansen som finns i logiska qubits.

En kvantitet på 48 logiska kvantbitar, som aldrig hade uppnåtts tidigare, användes av teamet för att effektivt utföra storskaliga beräkningar på en felkorrigerad kvantdator. Genom att bevisa ett kodavstånd på sju, vilket indikerar en starkare motståndskraft mot kvantfel, gjordes detta möjligt genom att konstruera och trassla in de största logiska qubits som någonsin har skapats. Därför gjordes detta praktiskt genomförbart.

För att konstruera processorn separerades tusentals rubidiumatomer i en vakuumkammare och sedan kyldes de till en temperatur som var mycket nära absolut noll med hjälp av lasrar och magneter. 280 av dessa atomer omvandlades till qubits och intrasslades med hjälp av ytterligare lasrar, vilket resulterade i skapandet av 48 logiska qubits. Istället för att använda ledningar kommunicerade dessa qubits med varandra med hjälp av en optisk pincett.

Jämfört med tidigare större maskiner som är baserade på fysiska kvantbitar, visade denna nya kvantdator en mycket lägre frekvens av misstag under beräkningar. Istället för att åtgärda misstag som uppstår under beräkningar, innehåller processorn som används av Harvard-teamet en efterbearbetningsfas för upptäckt av fel. Under denna fas upptäcks felaktiga utdata och kasseras. Detta är ett snabbare tillvägagångssätt för att skala kvantdatorer bortom den nuvarande åldern av Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ), som för närvarande är i kraft.

Som ett resultat av denna prestation har nya möjligheter för kvantberäkning blivit tillgängliga. Prestationen är ett stort steg mot utvecklingen av kvantdatorer som är skalbara, feltoleranta och kapabla att ta itu med problem som traditionellt har varit svårlösta. Specifikt lyfter studien fram möjligheten för kvantdatorer att utföra beräkningar och kombinatorik som inte är tänkbara med den teknik som nu finns tillgänglig inom datavetenskap. Detta öppnar en helt ny väg för utvecklingen av kvantteknologi.

Bildkälla: Shutterstock

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://Blockchain.News/news/harvards-breakthrough-in-quantum-computing-a-leap-towards-error-correction-and-noise-reduction