Piitä ja virheenkorjausta

Piitekniikan saavutukset ovat innostaneet myös kvanttitietotekniikan kehittäjiä tavoittelemaan vastaavia saavutuksia.

Virheenkorjaus on oleellinen osa myös kvanttitietotekniikkaa. Nyt myös piiteknisen kvanttitietotekniikan kehittäjät ovat yltäneet virheenkorjauksen mahdollistamalle tasolle.

Australialaiset tutkijat kansainvälisine kumppaneineen ovat osoittaneet, että lähes virheetön kvanttilaskenta on piillä mahdollista, mikä avaa tietä nykyisen puolijohdevalmistustekniikan kanssa yhteensopivien kvanttilaitteiden rakentamiselle.

"Uusien tutkimusjulkaisujen mukaan laitteidemme toimintamme oli 99-prosenttisesti virheetöntä", sanoo UNSW Sydneyn professori Andrea Morello, joka johti työtä Yhdysvalloista, Japanista, Egyptistä sekä USA:sta ja Melbournen yliopistosta tulevien kumppaneiden kanssa.

”Kun virheet ovat niin harvinaisia, on mahdollista havaita ja korjata ne, kun ne tapahtuvat. Tämä osoittaa, että on mahdollista rakentaa kvanttitietokoneita, joissa on tarpeeksi mittakaavaa ja tarpeeksi tehoa mielekkään laskennan suorittamiseen.

Ryhmän tavoitteena on rakentaa niin sanottu "universaali kvanttitietokone", joka ei olisi vain johonkin sovellukseen liittyvä. "Tämä tutkimus on tärkeä virstanpylväs matkalla, joka vie meidät perille", professori Morello sanoo.

Tutkimuksessa käytettiin elektronia, joka kattaa kaksi fosforiatomin ydintä, joiden spinejä hyödynnetään kubitteina. Kun kaksi ydintä on kytketty samaan elektroniin, ne voi saada suorittamaan kvanttioperaation. Lisäksi elektronia siirtämällä voi lomittumista toteuttaa suurillekin kubittiryhmille.

Mutta myös ”perinteisempien” tekniikan kehittäjät tehostavat järjestelmiään. Ne ovat saavuttaneet virheenkorjauksen mahdollistaman rajan jo vuosia sitten.

Quantinuumin (entinen Honeywell Quantum Solutions) tutkijaryhmä on toteuttanut ensimmäisen kokeellisen esityksen reaaliaikaisesta kvanttivirheenkorjauskoodista, joka pystyy havaitsemaan virheet ja korjaamaan ne laskennan aikana sekä osoittamaan kyvyn toistaa tällainen korjattu kvanttilaskenta.

Myös ETH Zürichin tutkijat ovat onnistuneet korjaamaan automaattisesti kvanttijärjestelmien virheitä siinä määrin, että kvanttioperaatioiden tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä.

Aalto yliopiston tutkijat ovat todistaneet suprajohteista kvanttitietokonetta häiritsevien kvasihiukkasten poistamisen.

Ja MIT:n tutkijat ovat paneutuneet lomittumiseen ja tulivat samalla kehittäneeksi kvanttilaskentaan sopivan ohjelmointikielen.

Näistä tarkemmin uusimmassa katsausartikkelissa.