Kvanttilaskentaa ilman keskeytyksiä

Keskeinen pullonkaula nykypäivän johtavissa kvanttivirheiden korjausmenetelmissä on tarve pysäyttää ja mitata kvanttiprosessoria toistuvasti kesken laskennan. Tämä prosessi on hidas, teknisesti vaativa ja itsessään merkittävä virheiden lähde.

Nyt Innsbruckin yliopiston, RWTH Aachenin yliopiston, Forschungszentrum Jülichin ja spin-off-yrityksen Alpine Quantum Technologiesin (AQT) yhteinen tiimi on osoittanut vikasietoisen kvanttilaskennan ilman tällaisia keskeytyksiä.

Nature Communicationsissa julkaistussa tutkimuksessa tiimi esittelee täydellisen työkalupakin vikasietoisia kvanttioperaatioita, jotka poistavat kokonaan niin sanotut keskipiirimittaukset ja eteenpäin syöttävän kytkentäohjauksen.

Sen sijaan, että laskenta pysäytettäisiin virhetiedon lukemiseksi ja klassisesti päätettäisiin korjauksesta, uusi lähestymistapa käsittelee virheinformaation koherenssilla tavalla. ”Tämä tapahtuu kokonaan itse kvanttilaskennan sisällä käyttäen vain standardeja kvanttiporttioperaatioita”, sanoo Friederike Butt. ”Tämä tekee menetelmästä nopeamman ja mahdollisesti vähemmän virhealttiin kuin perinteiset menetelmät, ja se sopii erityisen hyvin laitteistoalustoille, joilla mittaukset ovat erityisen kalliita.”

Ensimmäinen konseptitodistus

Testatakseen lähestymistapaansa tutkijat toteuttivat Groverin kvanttihakualgoritmin vikasietoisesti kolmelle loogiselle kubitille, jotka oli koodattu loukkuun jääneen ioniprosessorin kahdeksaan fyysiseen kubittiin.

Koe tunnisti selvästi oikeat ratkaisut, mikä tarjosi vakuuttavan todisteen konseptin toimivuudesta. ”Olemme ensimmäistä kertaa osoittaneet, että täysin vikasietoinen kvanttialgoritmi voidaan suorittaa ilman keskivaiheen mittauksia eteenpäin kytketyllä ohjauksella”, sanoo Ivan Pogorelov Innsbruckin yliopiston kokeellisen fysiikan laitokselta. ”Tämä on uusi paradigma kvanttivirheiden korjaukselle, ja tämä koe on ensimmäinen tärkeä askel kohti sen täyden potentiaalin hyödyntämistä”, lisää tiimin johtaja Thomas Monz.

Tutkijoiden mukaan heidän työnsä osoittaa käytännön toteutettavuuden ja tarjoaa ensiaskeleet mittauksettoman kvanttilaskennan suurelta osin tutkimattomaan suuntaan

Aiheesta aiemmin:

Kvanttitietokoneet tehostuvat

Keskeinen askel kohti vikasietoista kvanttilaskentaa

Kubitti, jossa on sisäänrakennettu virheenkorjaus