Tutkijat loivat loogisen kvanttiprosessorin

Harvardin tutkijat ovat saavuttaneet tärkeän virstanpylvään etsittäessä vakaata, skaalautuvaa kvanttilaskentaa.

Harvard Quantum Initiativen johtajan Mikhail Lukinin johtama tiimi on luonut ensimmäisen ohjelmoitavan loogisen kvanttiprosessorin, joka pystyy koodaamaan jopa 48 loogista kubittia ja suorittamaan satoja loogisia porttitoimintoja, mikä on valtava parannus aiempiin ponnisteluihin verrattuna.

Tutkimus tehtiin yhteistyössä MIT:n ja Quera Computing –yrityksen kollegoiden kanssa.

Järjestelmä on ensimmäinen osoitus suuren mittakaavan algoritmien suorittamisesta virhekorjatussa kvanttitietokoneessa, mikä ennakoi varhaisen vikasietoisen tai luotettavasti keskeytymättömän kvanttilaskennan tuloa.

"Mielestäni tämä on yksi niistä hetkistä, jolloin on selvää, että jotain hyvin erityistä on tulossa", Lukin sanoo yliopistonsa tiedotteessa. "Vaikka haasteita on vielä edessä, odotamme, että tämä uusi edistys nopeuttaa suuresti edistystä kohti laajamittaisia, hyödyllisiä kvanttitietokoneita."

Tähän mennessä parhaat laskentajärjestelmät ovat osoittaneet yhden tai kaksi loogista kubittia ja yhden kvanttiporttioperaation - joka muistuttaa vain yhtä koodiyksikköä - niiden välillä.

Harvardin tiimin läpimurto perustuu useiden vuosien työhön neutraalina atomimatriisina tunnetun kvanttilaskenta-arkkitehtuurin parissa, joka otettiin käyttöön Lukinin laboratoriossa.

Järjestelmän avainkomponentti on ultrakylmien, suspendoituneiden rubidiumatomien lohko, jossa atomit – järjestelmän fysikaaliset kubitit – voivat liikkua ja liittyä lomittuneiksi laskennan puolivälissä.

Lomittuvat atomiparit muodostavat portteja, jotka ovat laskentatehon yksiköitä. Aikaisemmin ryhmä oli osoittanut alhaisia 0,5:n virheprosentteja lomittumisoperaatioissaan, mikä osoitti neutraalien atomien ryhmäjärjestelmän luotettavuuden.

Loogisella kvanttiprosessorillaan tutkijat osoittavat nyt rinnakkaisen, multipleksoidun loogisen kubittien hallinnan lasereiden avulla. Tämä tulos on tehokkaampi ja skaalautuvampi kuin yksittäisten fyysisten kubittien hallinta.

"Yritämme merkitä alan siirtymää kohti algoritmien testaamista virhekorjatuilla kubiteilla fyysisten sijaan ja mahdollistaa polun kohti suurempia laitteita", toteaa Ph.D. opiskelija Dolev Bluvstein

Tiimi jatkaa työskentelyä demonstroidakseen useampia toimintoja 48 loogisella kubitillaan ja määrittääkseen järjestelmänsä toimimaan jatkuvasti, eli toisin kuin nykyinen manuaalinen jaksottelu sen tekee.

Uusin katsausartikkeli käsittelee kvanttitietokoneiden skaalauksen liittyviä ratkaisuja.

Aiheesta aiemmin:

Uusi alusta kvantti-informaation käsittelyyn

Kvanttitietokoneen ionikubitit siirtyvät hienosti