Rekisteri ja dataväylä kvanttitietokoneelle

Kvantti-tietokoneiden vauhdittamiseksi tiedemiehet pyrkivät parhaillaan tuottamaan laitteita, joissa on enemmän kuin muutama kubitti ja yksi haaste on siinä, että kubitit häiritsevät toistensa herkkää toimintaa.

Nyt kuitenkin tutkijat Johannes Gutenbergin yliopistosta Mainzista (JGU) ovat osoittaneet, että mikrosiruun ansoitettujen atomi-ionien muodostama neljän kubitin rekisteri toimii.

Ionikubitit voidaan vapaasti asemoida ansaan, niin että laserilla ajettavat kvanttitoiminnot ovat suurella tarkkuudella mahdollista. Tutkijaryhmä on realisoinut, neljän lomittuneen tilan generoinnin, jossa jokainen kubitti menettää yksilöllisen identiteettinsä, mutta rekisterissä kokonaisuudessaan on hyvin määritelty tila.

Tämä on toteutettu peräkkäisillä operaatioilla kubittipareissa, joihin on limitetty ionin liikkeiden operaatioita. Tuloksena olevaa kvanttitilaa kuljettavat kubitit, jotka ovat hajautuneet makroskooppisiin mittoihin, jotka ovat useita millimetrejä.

Innsbruckin ja Wienin yliopiston kvanttifyysikot ovat puolestaan kehittäneet protokollan kvantti-informaation välittämiseksi kvanttitietokoneen prosessorin ja muistin ja eri rakenneosien välillä.

Viime vuosina teoreetikot ovat kehittäneet erilaisia virheenkorjauskoodeja ja optimoineet niitä tiettyihin tehtäviin. Monet tutkijat ovat jo rakentaneet pienimuotoisia kvanttiprosessoreita ja muisteja kokeellisesti, ja he ovat käyttäneet erilaisia protokollia loogisten kubittikoodien koodaamiseen.

Esimerkiksi kvanttiprosessoreille käytetään niin kutsuttuja värikoodeja ja muisteille kvanttimuotoisia pintakoodeja. Jotta nämä kaksi järjestelmää toimisivat vuorovaikutteisesti toistensa kanssa kvanttimekaanisesti, ne on yhdistettävä.

Innsbruckin ja Wienin tutkijat ehdottavat muokata paikallisesti koodattujen kvanttibittien tiettyjä elementtejä. Tätä prosessia kutsutaan hilakirurgiaksi ja sitä käytetään yhdistämään järjestelmät, kuten kvanttiprosessorit ja muistit. Kun järjestelmät on väliaikaisesti "ommeltu" yhteen kvantti-informaatio voidaan teleportata prosessorista muistiin ja päinvastoin.