Suunnitelma vikasietoisille kubiteille

Forschungszentrum Jülichin ja RWTH Aachenin yliopistojen tutkijat ovat suunnitelleet kvanttitietokoneille kubittipiirin, joka on luonnollisesti suojattu yleisiä virheitä vastaan.

Yleiskäyttöisen kvanttitietokoneen rakentaminen on haastava tehtävä, koska kubittien elo on haurasta. Ongelman ratkaisemiseksi on kehitetty erityyppisiä virheenkorjaustekniikoita. Tavanomaiset menetelmät on tehdä se aktiivisilla korjaustekniikoilla.

Sen sijaan tutkijat, joita johtaa professori David DiVincenzo Forschungszentrum Jülichistä ja RWTH Aachenin yliopistosta, yhdessä Baselin yliopiston ja QuTech Delftin kumppaneiden kanssa ovat nyt ehdottaneet virheenkorjaukseen passiivista piirisuunnitelmaa.

Tällainen piiri olisi jo luonnostaan vikasuojattu ja voisi merkittävästi nopeuttaa suuren kubittimäärän kvanttitietokoneen rakentamista.

Kvantti-informaation koodaamiseksi luotettavalla tavalla yhdistetään yleensä useita epätäydellisiä kubitteja niin sanotun loogisen kubitin muodostamiseksi. Kvanttivirhekorjauskoodit eli QEC-koodit mahdollistavat virheiden havaitsemisen ja korjaamisen myöhemmin, jotta kvantti-informaatio säilyisi pidempään.

Tällaisen aktiivisen virheenkorjauksen soveltaminen kvanttitietokoneessa on kuitenkin hyvin monimutkaista ja vaatii laajaa laitteistotekniikkaa. Tyypillisesti kutakin kubittia varten vaaditaan monimutkaista virheenkorjaavaa elektroniikkaa, mikä vaikeuttaa monikubittisten piirien rakentamista, jollaista tarvitaan yleiskäyttöisen kvanttitietokoneen rakentamiseksi.

Ehdotetussa suprajohtavan piirin suunnittelussa on eräänlainen sisäänrakennettu virhekorjaus. Se on suunniteltu siten, että se on jo luonnostaan suojattu ympäristökohinalta ja hallittavissa.

"Toteutus on gyrattori - kahden portin laite, joka kytkee yhden portin virran toisen portin jännitteeseen - kahden suprajohtavan Josephson-liitoksen välissä, jolloin voi luopua aktiivisen virheen havaitsemisen ja vakauttamisen vaatimuksesta: kun se on jäähdytetty, kubitti on luonnostaan suojattu yleisiä häiriötyyppejä vastaan”, kertoo Martin Rymarz, David DiVincenzon ryhmän tohtorikoulutettava ja paperin ensimmäinen kirjoittaja.

Toivon, että työmme innostaa ponnisteluja laboratoriossa; Ymmärrän, että tämä, kuten monet ehdotuksemme, voi olla hieman aikaansa edellä”, sanoo David DiVincenzo.

"Käytettävissä olevan ammattitaidon perusteella tunnistamme kuitenkin mahdollisuuden testata ehdotustamme laboratoriossa lähitulevaisuudessa".

David DiVincenzoa pidetään kvanttitietokoneiden kehityksen edelläkävijänä. Hänen nimensä liittyy muun muassa kriteereihin, jotka kvanttitietokoneen on täytettävä, niin kutsuttuihin "DiVincenzo-kriteereihin".

Aiheesta aiemmin:

Kubitteja ohjaten

Lupaavaa materiaalia kvanttilaskennalle