16:23 2022-01-19
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Oamenii de știință obțin elemente cheie pentru calculul cuantic tolerant la erori în qubiții de spin de siliciu
_ Oamenii de știință obțin elemente cheie pentru toleranța la erori calculul cuantic în qubiții de spin de siliciu
Cercetătorii de la RIKEN și QuTech — o colaborare între TU Delft și Organizația Olandeză pentru Cercetare Științifică Aplicată (TNO) — au atins o etapă cheie în dezvoltarea unui cuantic tolerant la erori. calculator. Ei au reușit să demonstreze o fidelitate a porții de doi qubiți de 99,5 la sută - mai mare decât 99 la sută considerată a fi pragul pentru construirea de calculatoare tolerante la erori - utilizând qubiți cu spin de electroni în siliciu, care sunt promițători pentru calculatoarele cuantice la scară largă ca tehnologia de nanofabricare pentru construirea lor există deja. Acest studiu a fost publicat în Nature.
Lumea este în prezent într-o cursă pentru a dezvolta computere cuantice la scară largă care ar putea depăși cu mult computerele clasice în anumite domenii. Cu toate acestea, aceste eforturi au fost împiedicate de o serie de factori, inclusiv în special problema decoerenței sau a zgomotului generat în qubiți. Această problemă devine mai gravă odată cu numărul de qubiți, împiedicând extinderea. Pentru a realiza un computer la scară mare care ar putea fi folosit pentru aplicații utile, se crede că este necesară o fidelitate a porții de doi qubiți de cel puțin 99 la sută pentru a implementa codul de suprafață pentru corectarea erorilor. Acest lucru a fost realizat în anumite tipuri de computere, folosind qubiți bazați pe circuite supraconductoare, ioni prinși și centre de azot liber în diamant, dar aceștia sunt greu de scalat până la milioanele de qubiți necesari pentru implementarea calculului cuantic practic cu o corecție a erorilor. .
Pentru a rezolva aceste probleme, grupul a decis să experimenteze cu o structură de puncte cuantice care a fost nanofabricată pe un substrat cuantic de siliciu/siliciu germaniu tensionat, folosind o poartă controlată-NU (CNOT). În experimentele anterioare, fidelitatea porții a fost limitată din cauza vitezei lente a porții. Pentru a îmbunătăți viteza porții, au proiectat cu atenție dispozitivul și l-au reglat aplicând diferite tensiuni la electrozii porții. Aceasta a combinat o tehnică de rotație rapidă consacrată, folosind micromagneți cu cuplare mare de doi qubiți. Rezultatul a fost o viteză de poartă care a fost de 10 ori mai bună decât încercările anterioare. Interesant, deși s-a crezut că creșterea vitezei porții va duce întotdeauna la o fidelitate mai bună, ei au descoperit că există o limită dincolo de care creșterea vitezei a înrăutățit fidelitatea.
În cursul experimentelor, au descoperit că o proprietate numită frecvența Rabi - un marker al modului în care qubiții își schimbă stările ca răspuns la un câmp oscilant - este cheia performanței sistemului și au găsit o gamă de frecvențe pentru care fidelitatea porții unui singur qubit a fost 99,8 la sută, iar fidelitatea porții de doi qubiți a fost de 99,5 la sută, depășind pragul necesar.
Prin aceasta, au demonstrat că pot realiza operații universale, adică toate operațiile de bază care constituie operații cuantice, constând în o operație cu un singur qubit și o operație cu doi qubiți, ar putea fi efectuate la fidelități de poartă peste pragul de corectare a erorilor.
Pentru a testa capacitatea noului sistem, cercetătorii au implementat un Deutsc de doi qubiți. algoritmul h-Jozsa și algoritmul de căutare Grover. Ambii algoritmi produc rezultate corecte cu o fidelitate ridicată de 96%-97%, demonstrând că calculatoarele cuantice cu siliciu pot efectua calcule cuantice cu o precizie ridicată.
Akito Noiri, primul autor al studiului, spune: „Noi Sunt foarte fericiți că am obținut un set de porți cuantice universale de înaltă fidelitate, una dintre provocările cheie pentru computerele cuantice cu siliciu.”
Seigo Tarucha, liderul grupurilor de cercetare, a declarat: „Rezultatul prezentat face ca biții de spin, pentru prima dată, să fie competitivi față de circuitele supraconductoare și capcanele de ioni în ceea ce privește performanța de control cuantic universal. Acest studiu demonstrează că computerele cuantice cu siliciu sunt candidați promițători, alături de supraconductivitate și capcane de ioni, pentru cercetare și dezvoltare în vederea realizării computerelor cuantice la scară largă.
Comentarii:
Adauga Comentariu