Uusi kubittiarkkitehtuuri mahdollistaa nopeammat ja tarkemmat toiminnot

MIT:n tutkijat ovat suunnitelleet uuden kubittiarkkitehtuurin, jonka avulla kubitit voivat vuorovaikuttaa keskenään paljon nopeammin ja pysyä samalla erittäin vakaina.

”Tämä työ tuntuu isolta askeleelta. Se on uusi arkkitehtuuri, joka osoittaa, kuinka paljon näitä järjestelmiä voidaan suunnitella. Olemme ottaneet kaksi ideaa ja yhdistäneet ne tavalla, joka auttaa meitä saavuttamaan etsimämme kubittikoodin suunnittelun. Tämä luo melko harvinaisen yhdistelmän asioita, joita tarvitsemme kvanttivirheiden korjaukseen”, sanoo Alec Yen, joka on uutta arkkitehtuuria kuvaavan artikkelin toinen kirjoittaja.

Jotta kubitit olisivat luotettavampia, MIT:n tutkijat kehittivät uuden rakenteen, joka sisältää kaksi erillistä mutta toisiinsa yhteydessä olevaa komponenttia: toisen, joka tallentaa dataa, ja toisen, joka on vuorovaikutuksessa kvanttipiirin kaikkien muiden osien kanssa.

Tämä vuorovaikutuskomponentti on kuin käsivarsi, joka ulottuu järjestelmän muihin osiin, joten tutkijat kutsuvat suunnitteluaan "arm -kubitiksi".

Pohjimmiltaan heidän suunnittelussaan yhdistyvät kaksi erityyppistä kubittia. Datatilan luomiseen he käyttävät yhtä suosittua kubittisuunnittelmaa, jolla tiedetään olevan erittäin pitkä elinkaari eli koherenssi.

Arm-moodi hyödyntää erilaista suunnittelua, joka on erittäin voimakkaassa vuorovaikutuksessa muiden komponenttien, kuten luennan mahdollistavan resonaattorin, kanssa.

Tämän uuden arkkitehtuurin avain on tutkijoiden aiemmin kehittämä erityinen kytkentäyksikkö, jota he käyttivät datatilan ja arm-tilan yhdistämiseen.

Normaalisti moodien kytkeminen yhteen voi aiheuttaa niiden välille ei-toivottuja vuorovaikutuksia, jotka kasaantuvat, kun järjestelmään kytketään lisää kubitteja.

Yksi tapa välttää tämä sekoittuminen on käyttää epälineaarista kytkentää, joka tapahtuu, kun kaksi komponenttia kytketään toisiinsa siten, että toisen tilan muuttaminen aiheuttaa toisen muutoksen vasteena. Epälineaarinen kytkentä on välttämätöntä useimpien kvanttialgoritmien suorittamiseksi.

Tutkijoiden käyttämä erikoispiiri, joka tunnetaan kvartonikytkimenä, mahdollistaa erittäin vahvan epälineaarisen kytkennän datatilan ja arm-tilan välillä, mikä vähentää merkittävästi ei-toivottua sekoittumista. Tämä kytkentä antaa kubitin suorittaa toimintoja nopeammin ennen dekoheroitumista.

Kun he testasivat suunnitelmaansa simulaatioissa, arm-kubitti suoriutui paremmin kuin muut suprajohtavat kubittiarkkitehtuurit tuottamalla huippuluokan koherenssiajan sekä nopeammat toiminnot ja lukemat.

Tämän uuden arkkitehtuurin nopeus ja luotettavuus voivat nopeuttaa kvanttivirheiden korjausta, mikä on tärkeä askel kvanttitietokoneiden käytännön toteutuksessa.

Tästä eteenpäin tutkijat aikovat työskennellä arm-kubitin valmistamiseksi, jotta he voivat tutkia sen ominaisuuksia ja kykyjä tarkemmin ja integroida sen todellisiin kvanttijärjestelmiin.

Aiheesta aiemmin:

Kiekkomittainen arkkitehtuuri 500 suprajohtavalle kubitille

IQM julkistaa resonaattorikeskeisen tähtiarkkitehtuurin