16:23 2022-01-19
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Tomografia cu set de porți: cum dezvăluie fizicienii funcționarea interioară a computerelor cuantice
_ Set de porți tomografie: modul în care fizicienii dezvăluie funcționarea interioară a computerelor cuantice
Un diagnostic de precizie dezvoltat la Laboratoarele Naționale Sandia al Departamentului de Energie devine un standard de aur pentru detectarea și descrierea problemelor din interiorul hardware-ului de calcul cuantic.
Două lucrări publicate astăzi în revista științifică Nature descriu modul în care echipe de cercetare separate, una dintre ele incluzând cercetătorii Sandia, au folosit o tehnică Sandia numită tomografie cu set de poartă pentru a dezvolta și valida procesoare cuantice extrem de fiabile. Sandia dezvoltă tomografia cu set de porți din 2012, cu finanțare de la DOE Office of Science prin programul Advanced Scientific Computing Research.
Oamenii de știință Sandia au colaborat cu cercetători australieni de la Universitatea din New South Wales din Sydney, conduși de Sandia. de profesorul Andrea Morello, pentru a publica una dintre lucrările de astăzi. Împreună, au folosit GST pentru a arăta că un sistem sofisticat, de trei qubiți, care cuprinde două nuclee atomice și un electron într-un cip de siliciu, ar putea fi manipulat în mod fiabil, cu o precizie de 99% în plus.
Într-un alt articol Nature care apare astăzi. , un grup condus de profesorul Lieven Vandersypen de la Universitatea de Tehnologie Delft din Țările de Jos a folosit tomografia cu set de porți, implementată folosind software-ul Sandia, pentru a demonstra piatra de hotar importantă a preciziei de 99%, dar cu o abordare diferită, controlând electronii prinși în punctele cuantice. de nuclee atomice izolate.
„Vrem ca cercetătorii de pretutindeni să știe că au acces la un instrument puternic, de ultimă oră, care îi va ajuta să-și facă progrese”, a declarat Robin Blume-Kohout, om de știință Sandia.
Viitoarele procesoare cuantice cu mult mai mulți qubiți, sau biți cuantici, ar putea permite utilizatorilor care lucrează în securitatea națională, știință și industrie să îndeplinească anumite sarcini mai rapid decât ar fi putut vreodată cu un computer convențional. Dar defectele controalelor actuale ale sistemului cauzează erori de calcul. Un computer cuantic poate corecta unele erori, dar cu cât trebuie să corecteze mai multe erori, cu atât computerul devine mai mare și mai costisitor.
Așadar, oamenii de știință au nevoie de instrumente de diagnosticare pentru a calcula cât de precis pot controla atomii unici și electroni care stochează qubiți și învață cum să prevină erorile în loc să le corecteze. Acest lucru crește fiabilitatea sistemului lor, menținând în același timp costurile la un nivel scăzut.
Tomografia cu set de porți este tehnica emblematică a Sandia pentru măsurarea performanței qubiților și a operațiilor cu logica cuantică, cunoscută și sub numele de „porți”. Combină rezultatele mai multor tipuri de măsurători pentru a genera un raport detaliat care descrie fiecare eroare care apare în qubiți. Oamenii de știință experimentali precum Morello pot folosi rezultatele diagnosticului pentru a deduce ce trebuie să remedieze.
„Laboratorul de performanță cuantică de la Sandia National Labs, condus de Robin Blume-Kohout, a dezvoltat cea mai precisă metodă de a identifica natura erorilor care apar într-un computer cuantic”, a spus Morello.
Tomografia cu set Gate detectează chiar erori neașteptate
Echipa Sandia menține un software gratuit, open-source GST, numit pyGSTi ( pronunțat „porci”, care înseamnă Python Gate Set Tomography Implementation). Disponibil public la http://www.pygsti.info, a fost folosit de ambele grupuri de cercetare care publică astăzi în Nature.
În timp ce echipa Delft a folosit software-ul pyGSTi fără asistență din partea echipei Sandia, UNSW- Colaborarea Sandia a folosit o nouă formă personalizată de tomografie cu set de poartă dezvoltată de cercetătorii Sandia. Noile tehnici au permis echipei să excludă mai multe moduri de eroare potențiale și să se concentreze pe câteva mecanisme de eroare dominante.
Dar când echipa Sandia a studiat analiza GST a datelor experimentale UNSW, ei au descoperit un tip de eroare surprinzător la care grupul lui Morello nu se aștepta. Qubiții cu spin nuclear interacționau atunci când ar fi trebuit izolați. Preocupată de faptul că această eroare ar putea indica o defecțiune a qubiților, echipa a apelat la Andrew Baczewski de la Sandia, expert în fizica qubitului de siliciu și cercetător la Quantum Systems Accelerator, un Centru național de cercetare în știința informațiilor cuantice, pentru a ajuta la găsirea sursei acesteia.< /p>
„A venit să ocupe o mare parte din timpul meu liber”, a spus Baczewski. „Aș fi ieșit la plimbare într-o sâmbătă dimineață și, din senin, mi-ar fi trecut ceva în minte și aș alerga acasă și aș face matematică timp de o oră.”
În cele din urmă, Baczewski și restul. al echipei a urmărit eroarea la un generator de semnal care scurgea microunde în sistem. Acest lucru poate fi remediat cu ușurință în experimente viitoare, acum că cauza este cunoscută.
Blume-Kohout a spus: „A fost cu adevărat împlinitor să vedem confirmarea că GST a detectat chiar erorile la care nimeni nu se aștepta.”
„Colaborarea cu Sandia National Laboratories a fost crucială pentru a atinge piatra de hotar al operațiunilor cuantice de înaltă fidelitate în siliciu”, a spus Morello. „Metodele teoretice și de calcul dezvoltate la Sandia au permis demonstrarea riguroasă a calculului cuantic cu o fidelitate mai mare de 99% și au oferit informații prețioase asupra cauzelor microscopice ale erorilor reziduale. Intenționăm să extindem această colaborare strategică în anii următori”.
Comentarii:
Adauga Comentariu