Newtonin kehto tehostamaan kvanttilaskentaa

Kvantti-informaation lähettäminen kubittiketjun kautta, kuten energia Newtonin kehdon läpi, voisi olla avain nopeampiin operaatioihin ja viedä kvanttilaskennan seuraavalle tasolle.

Kvanttinen Newtonin kehdon malli osoittaa, kuinka laseria voidaan käyttää antamaan tarkasti suunniteltu energiapotku loukkuun jääneille ioneille, jotta ne voidaan nopeasti asettaa kvanttilaskelmia varten sopiviksi porteiksi.

Uuden algoritmin supervoima on sen kyky kietoa nopeasti mitkä tahansa kaksi ionia rivissä vaikuttamatta niiden välisiin ioneihin: Newtonin kehdon tavoin energia kulkee ionien läpi jättäen ne koskemattomiksi.

”Kvanttilaskennan juju ei ole kubittien määrä, vaan niiden käyttö. Menestyäksesi tarvitset epäpyhän kolminaisuuden: portin nopeuden, portin laadun ja kubittien lukumäärän”, sanoo tutkimuksen pääkirjoittaja Zain Mehdi.

”Nämä uudet nopeat portit rikkovat pullonkauloja – mielestäni skaalautuvuuspotentiaalinsa ansiosta mikään muu lähestymistapa ei ole tällä hetkellä yhtä menestyksekäs kuin loukutetut ionit.”

Vaikka muissa teknologioissa on suurempi määrä kubitteja, loukkuionit johtavat kvanttilaskennan kilpailua mitattuna kvanttitilavuutena tunnetulla mittarilla. Nykyinen kvanttitilavuuden ennätys on Quantinuum-yrityksen hallussa, koska se yhdistää suuren määrän kubitteja, jotka sisältävät dataa (koherenssiaika) ja joilla on vähän kohinaa aiheuttavat yhteydet toimintojen suorittamiseksi (ns. portit): nämä ovat ratkaisevia ainesosia onnistuneille kvanttilaskemille.

Uusi Australian National Univerisityssä kehitetty rakenne lisää loukkuionien ominaisuuksiin uuden edun: laserjärjestelmä pystyy nopeasti käsittelemään ja lomittamaan minkä tahansa mielivaltaisen ioniparin, mikä mahdollistaa maksimaalisen joustavuuden kvanttilaskelmissa.

Loukkuun jääneiden ionien kvanttitietokoneet käyttävät yksittäisiä ioneja sähköstaattisissa loukuissa kubitteina, jotka ovat stabiileja viikkoja tai kauemminkin. Ne pidetään tyhjiössä ja jäähdytetään laserilla, joten ne eivät tarvitse kryogeenisiä lämpötiloja. Kubitteja ohjataan tarkasti lasereilla, jotka tohtori Mehdin mukaan "ovat teknologiaa, jota parhaiten hallitsemme ".

Uusi joustava ja nopea porttimenetelmä on kriittinen komponentti, jota tarvitaan tehokkaiden, laajamittaisten kvanttitietokoneiden valmistamiseksi loukkuun jääneistä ioneista, sanoi professori Joe Hope.

"Nykyiset portit toimivat adiabaattisessa tilassa, joka on hidas; mutta ei ollut mitään fysikaalista syytä, joka estäisi meitä toimimasta nopeasti."

”Nyt kun olemme siirtyneet erilaiseen parametrijärjestelmään, meillä on selkeät mahdollisuudet skaalata miljooniin portteihin sadoilla kubiteilla. Se kykenisi tekemään kvanttisimulaatioita onnistuneeseen lääke- tai materiaalisuunnitteluun”, professori Hope sanoi.

Aiheesta aiemmin:

Jäähdytysmenetelmä loukkuionien sirutason kvanttitietokoneille

Kohti topologista kvanttilaskentaa

Kvanttitietokoneen ionikubitit siirtyvät hienosti