Uutta kvanttilaskentaprotokollaa kuditeilla, ei kubiteilla

27.03.2025

Perimeter-Innsbruck-kuditit-kayttoon-Christine-Muschik-300-t.jpgChristine Muschik , Perimeter Instituten tutkijakunnan jäsen ja Waterloon yliopiston kvanttilaskennan instituutin professori, työskentelee nykyään kvanttilaskennan eturintamassa – käyttämällä ei vain "kubitteja", vaan myös monitasoisilla "kuditeilla", jotka ylittävät binaarisuuden todellisuuden.

Muschik on yksi kahdesta johtajista Nature Physics -julkaisussa, “Simulating two-dimensional lattice gauge theories on a qudit quantum computer” https://www.nature.com/articles/s41567-025-02797-w

Hän johtaa ryhmää, Waterloon yliopiston kvanttivuorovaikutusteoriaryhmää, joka on työskennellyt kokeellisen ryhmän kanssa Innsbruckin yliopistossa käyttämällä loukku-ioni kvanttitietokonetta, joka käsittelee kalsiumioneja (varautuneita kalsiumatomeja).

"Teimme yhdessä teimme kvanttisimulaation, kvanttilaskelman, joka käyttää protokollaamme kuditteineen", Muschik sanoo.

Suurin osa kvanttilaskennasta nykyään tehdään kubiteilla mutta luonto ei ole niin binaarinen. "Melkein kaikki kvanttijärjestelmät voivat olla useammassa kuin kahdessa tilassa. Se on itse asiassa hyvin luonnollista kvanttijärjestelmille", Muschik sanoo.

Muschik on työskennellyt hyödyntääkseen näitä monitasoisia luonnontiloja tehdäkseen kvanttilaskentaa käyttämällä kuditteja, jotka voivat kuljettaa informaatiota paljon tehokkaammalla tavalla kuin tavalliset kvanttilaskennan kubitit.

Kahdessa mahdollisessa tilassa (0 ja 1) olevan kubitin sijaan kuditti voi edustaa d mahdollista tilaa lisäämällä tiloja korkeammissa ulottuvuuksissa. Se voi olla kutritti (d=3) kolmessa mahdollisessa tilassa: 0, 1 ja 2. Tai se voi olla ququart (d=4) neljässä mahdollisessa tilassa: 0, 1, 2 ja 3. Tai ququint, (d=5), vastaavasti 0,1,2,3,4 tilassa.

Nature Physicsissä kuvattu äskettäinen kokeilu osoitti, että kuditti-portit ovat suuri parannus perinteiseen kubit-lähestymistapaan verrattuna.

Lisäksi tutkijat osoittivat ratkaisevan askeleen tiellä kohti luonnon vuorovaikutusten simulointia. Tämä on ensimmäinen kerta, kun täysimittainen kuditti-algoritmi on ajettu kvanttitietokoneessa, Muschik sanoo. "Olemme ylpeitä siitä."

Aiemmin useimmat tutkijat välttelivät tietoisesti korkeamman tason tiloja, koska "jos sinulla on vähemmän tasoja, sinulla on periaatteessa helpompi hallita kaikkea", hän sanoo. Mutta viime vuosina Innsbruckin yliopiston tutkijat ovat pystyneet kehittämään korkealaatuisia kuditti-portteja, jotka ovat yhtä tarkkoja kuin kubitti-portit", Muschik sanoo.

Muschik sanoo, että käyttämällä kubittien vaihtoehtoa – kuditteja – kvanttitietokone voi tehdä enemmän vähemmällä ja siten vähentää virheiden mahdollisuutta.

"Kubiteilla ratkaistava monimutkainen ongelma vaatii pitkän piirin, jossa on lukuisia kvanttiportteja. Nykyisellä kohisevien ja epätäydellisten porttien aikakaudella liiallinen porttioperaatio johtaa kuitenkin huomattavaan virhekertymään. Vähentämällä porttien määrää virheet vähenevät, mikä tuottaa puhtaampia tuloksia. Kudittien käyttö kubittien sijaan mahdollistaa tehokkaammat ja siten lyhyemmät piirit, jotka tuottavat parempia tuloksia", Muschik sanoo

Sen lisäksi, että kvanttiresursseja voidaan käyttää tehokkaammin, on olemassa muita mahdollisia etuja, kuten kvanttilaskennan virheenkorjaus, joita myös tutkitaan edelleen.

Muschik on innoissaan kudittitien potentiaalista tehokkaampien ja realistisempien kvanttisimulaatioiden suorittamisessa. Myös muut kvanttilaskentaryhmät osoittavat nyt kiinnostusta kudittien käyttöön.

"Saatamme hyvinkin olla uuden aallon alussa kvantti-informaation käsittelyssä", hän sanoo.

Aiheesta aiemmin:

Yksisuuntaisen lämpövirran tuottaminen kvanttitasolla

Enemmän kuin kubitti: Kvanttilaskentaa kutriteilla

Kuditteja ja kurveja

02.04.2025Tapa suojata kvantti-informaatiota kohinalta
02.04.2025Erbium-ionit kvanttitoistimien perustaksi
01.04.2025DNA irroittaa elektroniikan tasopinnoilta
01.04.2025Skaalautuvaa äänen generointia ja hallintaa piifotonisiruissa
31.03.2025Fasonien metsästystä
31.03.2025Voimapallo siirtojohdoissa alentaa sähkölaskuja
29.03.2025Tehokas vedyn katalysaattori ja biohybridin kemiaa
28.03.2025Vaihtoehto miljoonille koodiriveille
28.03.2025Neuromorfiseen laskentaan sopiva piitransistori
28.03.2025Magneettisia mikro- ja nanorakenteita hyödyntäen
27.03.2025Uutta kvanttilaskentaprotokollaa kuditeilla, ei kubiteilla
27.03.2025Kuroa umpeen mikroaaltoisten ja optisten kubittien välinen kuilu
27.03.2025Uudenlainen kvanttitietokone tutkii alkuainehiukkasten tanssia
26.03.2025Uusi aikakausi elektroniikalle ja kvanttitietokoneille?
26.03.2025Valosta tehokkaammin energiaa keräten
26.03.2025Voiko sähkö virrata ilman elektroneja?
25.03.2025Massiivisesti rinnakkaiset optiset linkit CMOS-piirille
25.03.2025Ledeistä enemmän irti sopivasti virittämällä
24.03.2025Seuraavan sukupolven 3D-transistorit
24.03.2025Hiilinanoputkijohteita puetettavilla elektroniikalle
24.03.2025Sähköis-optisia muunnoksia terahertsien valolla
22.03.2025Mikrosalamat, sähkökenttä ja elämä maapallolla?
21.03.2025Ohjelmoitava monitoiminen integroitu mikroaaltofotonipiiri
21.03.2025Parantaa sähköoptista suorituskykyä III-V-puolijohteissa
21.03.2025Suora viestintä useiden kvanttiprosessorien välillä
21.03.2025Terahertsivalon polarisaation nopeaa modulaatiota
20.03.2025Multipleksattu lomittuminen kvanttiverkolle
20.03.2025Millaisen uhkan tekoäly luo turvallisuuskriisissä
20.03.2025Polarisaatio ja holografinen informaatio lomittuvat kvanttihologrammiin
20.03.2025Uudenlainen Hall-ilmiö
19.03.2025Vapautua riippuvuudesta harvinaisista luonnonvaroista!
19.03.2025Käänteinen pyramidi 3-akselisena magnetismin Hall-anturina
18.03.2025Pyörivä valo voisi tehostaa seuraavan sukupolven elektroniikkaa
18.03.2025ARM:sta RISC-V:een ilman ohjelmistomuunnosta
18.03.2025Valon hienosäätöä nanopisteillä
17.03.2025Ultralaajakaistainen fotonisiru tehostaa optisia signaaleja
17.03.2025Materiaalien tutkimuksia yhdellä kubitilla
17.03.2025Aistitietoa luonnon tavalla - nopeasti, tehokkaasti ja vähällä energialla
15.03.2025Kohti ympäristöllisesti kestäviä perovskiittiledejä
15.03.2025Misellien avulla lääkkeitä ja vetyä
14.03.2025Kvanttivallan ylitys hyödyllisissä, todellisissa ongelmissa
14.03.2025Monifotoninen lomittuminen metapinnan avulla
14.03.2025Topologinen kvanttilaskenta askeleen lähemmäksi todellisuutta
13.03.2025Staattisen sähkön tiede ei ole enää niin toivoton
13.03.2025Nanoantenni matalataajuiseen tiedonsiirtoon
13.03.2025Tiedemiehet kehittäneet uuden tavan tuottaa energiaa pienillä helmillä
12.03.2025Einsteinin valokvantit Maxwellin yhtälöiden linssin läpi
12.03.2025Uusi laboratorio hiilen kvanttipotentiaalin avaamiseksi
12.03.2025Elektronien hallintaa molekyyleissä
11.03.2025Magiaa, kvanttilaskentaa ja suprajohtavuutta
11.03.2025Jään ja veden kaltaisia tiloja erittäin ohuessa materiaalissa
11.03.2025Supervoitelu mahdollistaa nopeat muistipiirit
10.03.2025Kuvaa vääristämätöntä venyvyyttä ja itsekorjautuvuutta
10.03.2025Kvanttipisteisiä ledejä ilman myrkkyjä
08.03.2025Merivesiakku puujätteestä
07.03.2025Mesohuokoinen pii: ainutlaatuiset elektroniset kuljetusominaisuudet
07.03.2025Dramaattisesti parempia bioelektronisia antureita
06.03.2025Kohti anoditonta kiintoaineakkua
06.03.2025Muoviset ja ioniset superkondensaattorit tehostuvat
05.03.2025VTT ja IQM rakensivat 50 kubitin kvanttitietokoneen
05.03.2025Uusi hiilimuoto, jolla on potentiaalia elektroniikkaan
05.03.2025Germaneenin nanonauhat tasoittavat tietä kvanttilaskentaan
04.03.2025Magneettinen kierre saa aikaan yksisuuntaisen sähkövirran
04.03.2025Kuplat, jotka rikkovat sääntöjä: Sujuva löytö, joka uhmaa logiikkaa
04.03.2025Kohti orbitaalivirtaan perustuvaa elektroniikkaa
03.03.2025Kohti neliulotteista kvanttioptiikkaa
03.03.2025Laskentaa atomien kanssa
03.03.2025Optinen muisti ja transistori optiselle laskennalle
02.03.2025Käytännöllisen kvanttilaskennan aika lähestyy
01.03.2025Ilmastomuutosten hillintää kahdella atomilla
28.02.2025Mikrokampasirut parantavat GPS-tarkkuutta tuhatkertaisesti
28.02.2025Uusi lähestymistapa elektronisten tilojen hallintaan
28.02.2025Uusia monipuolisia mittaustekniikoita
27.02.2025Valon ja aineen hybriditilat voivat parantaa OLED-kirkkautta
27.02.2025Kuinka hiilinanoputket antavat enemmän valoa kuin saavat
27.02.2025Semanttista viestintää ja tunteiden analysointia
26.02.2025Fysiikka tekoälyn perustaksi
26.02.2025Korkean suorituskyvyn katodi natrium-ioni akuille
26.02.2025Korkean entropian keramiikkaa puolijohteiden etsaustekniikkaan
26.02.2025Innovatiivinen akkuelektrodi tinavaahdosta
25.02.2025Magneettinen kytkentä ja kvantti-informaation kantajat
25.02.2025Tekoälyä ja sähköistä voimansiirtoa
25.02.2025Magnetismin rajoittamat eksitonit
24.02.2025Robotiikka etsii malleja elämästä
24.02.2025Pietsosähköisiä minidrooneja ja gepardeja
22.02.2025Kosmisen palapelin simulointia
21.02.2025Topologinen kvanttiprosessori tuo läpimurron tietojenkäsittelyyn
21.02.2025Teratavun tallennustila kuutiomillimetrille
20.02.2025Microsoftilta Majorana ykkönen
20.02.2025Innovatiivisia ratkaisuja langattomille lähettimille
20.02.2025Virittäydy 3D-tulostetun antennitekniikan mahdollisuuksiin
19.02.2025Tehostaa salaustekniikkaa kubitit kuditeiksi
19.02.2025Kun kubitit oppivat kuituoptiikan kielen
18.02.2025Ennätyksellinen kvanttitehokkuus sirujen ledeille
17.02.2025Horisontissa sähköisesti ohjelmoitava spintroniikka
17.02.2025Uusi polymeerikide johtaa sähköä kuin metalli
16.02.2025Kvanttimekaniikalla rooli fotosynteesissä ja lintujen suunnistuksessa
15.02.2025Kupariset kukat kukkivat keinolehdillä
14.02.2025Kvanttiverkot vakaammiksi yhteyksiä lisäämällä
14.02.2025Lomittumista makrotasolla

Näytä lisää »