Vikasietoinen kvanttitietokonemuisti timantissa

18.05.2022

Yokohama-nollamagneettikentta-debut-250-t.jpgKvanttiverkoissa vikasietoinen kvanttimuisti on välttämätön. Kun tutkijat manipuloivat spin-kvanttimuistia, tarvitaan magneettikenttä. Magneettikenttä estää kuitenkin integraation suprajohtaviin kvanttibitteihin. Tukijoiden olikin paneuduttava kubitteihin, jotka toimivat nolla magneettikentässä.

Yokohaman yliopiston tutkimusryhmä on tarkastellut timantissa olevia typpivajauskeskuksia. He osoittivat kvanttivirheen korjauksen kvanttimuistissa käyttämällä timanttityppivakanssikeskusta, jossa oli kaksi ympäröivien hiili-isotooppien ydinspiniä. He testasivat kolmen kubitin kvanttivirheen korjausta sekä bitti- että vaihevaihtovirhettä vastaan nollamagneettikentän alla.

Bitti- tai vaihevaihtovirheitä voi ilmetä, kun magneettikentässä tapahtuu muutoksia. Nollan magneettikentän saavuttamiseksi ryhmä käytti kolmiulotteista kelaa poistamaan jäännösmagneettikenttä, mukaan lukien geomagneettinen kenttä. Tämä kvanttimuisti on virheenkorjauskoodattu korjaamaan virheet automaattisesti niiden tapahtuessa.

Aiemmatkin tutkimukset olivat osoittaneet kvanttivirheen korjauksen, mutta niitä on tehty suhteellisen voimakkaiden magneettikenttien alla. Yokohaman kansallisen yliopiston tutkimusryhmä on ensimmäinen, joka osoittaa elektronien ja ydinspinien kvanttitoiminnan ilman magneettikenttää.

"Kvanttivirheen korjaus tekee kvanttimuistista kestävän toiminnallisia tai ympäristövirheitä vastaan ilman magneettikenttien tarvetta ja avaa tien hajautettuun kvanttilaskentaan ja kvantti-internetiin muistiin perustuvilla kvanttiliitäntöjen rajapinnoilla tai kvanttitoistimilla", sanoo professori Hideo Kosaka.

Ryhmän demonstraatiota voidaan soveltaa suuren mittakaavan hajautetun kvanttitietokoneen ja pitkän matkan kvanttiviestintäverkon rakentamiseen yhdistämällä magneettikentille herkkiä kvanttijärjestelmiä, kuten suprajohtavia kubitteja spin-pohjaisiin kvanttimuisteihin.

Tulevaisuudessa tutkimusryhmällä on suunnitelmia viedä tekniikkaa askeleen pidemmälle. "Haluamme kehittää kvanttirajapinnan suprajohtavien ja fotonisten kubittien välille, jotta voidaan toteuttaa vikasietoinen laajamittainen kvanttitietokone", sanoi Kosaka. Aiheesta aiemmin:

Timantin vikakohdasta kvanttimuisti
23.06.2022Perovskiitti ei hevillä antaudu
23.06.2022Pieni robotti kävelee kuin rapu
21.06.2022Uudenlaisen muistin rakentaminen
20.06.2022Nykytekniikalla fotoniselle kvanttirajalle
17.06.2022Polarisaatiota hyödyntävä fotoninen prosessori
16.06.2022Akkuteollisuus etsii uusia materiaaleja
15.06.2022Tutkijat tehostavat atomiradion vastaanottoa
14.06.2022Maanjäristyksen tunnistusta kvanttisalausverkolla
13.06.2022Yön aikainen aurinkokennotekniikka
10.06.2022Hedelmäkärpäsen digitaalinen kaksonen

Siirry arkistoon »