13:37 2022-05-19
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Qubiți transmoni de recoacere cu laser pentru procesoare cuantice supraconductoare de înaltă performanță
_ Qubiți transmoni de recoacere cu laser pentru înalți -procesoare cuantice supraconductoare de performanță
Fizicienii cuantiști urmăresc să scaleze numărul de qubiți în timpul calculului cuantic, menținând în același timp porțile cuantice de înaltă fidelitate; aceasta este o sarcină dificilă datorită cerințelor precise de frecvență care însoțesc procesul. Procesoarele cuantice supraconductoare cu mai mult de 50 de qubiți sunt în prezent disponibile în mod activ, iar aceste transmonii cu frecvență fixă sunt atractive datorită coerenței lor îndelungate și imunității la zgomot. Un transmon este un tip de qubit de sarcină supraconductor conceput pentru a avea o sensibilitate redusă la zgomotul de încărcare. Într-un nou raport publicat acum în Science Advances, Eric J. Zhang și o echipă de oameni de știință de la IBM Quantum, IBM T.J. Centrul de Cercetare Watson, New York, S.U.A., a folosit recoacere cu laser pentru a regla selectiv qubiții transmoni în modelele de frecvență dorite. Echipa de cercetare a atins o precizie de reglare de 18,5 MHz, fără niciun impact măsurabil asupra coerenței cuantice și își propune să faciliteze recoacerea selectivă în acest mod pentru a juca un rol central în arhitecturile cu frecvență fixă.
Recoacerea cu laser a deteriorărilor stocastice. qubits (LASIQ)
Sistemele multi-qubit pot fi construite pe arhitecturi de electrodinamică cuantică a circuitelor supraconductoare pentru o varietate de aplicații, inclusiv implementarea algoritmului de factoring al lui Shor, simulări de chimie cuantică și învățarea automată. Cercetătorii au folosit, de asemenea, metrica volumului cuantic pentru a urmări progresia continuă a puterii de procesare cuantică pentru un procesor dat. Fizicienii cuantici au dezvoltat recent o tehnică de recoacere cu laser a qubiților cu deficiențe stocastice, abreviată LASIQ, pentru a crește randamentul fără coliziuni al rețelelor transmonice prin reglarea frecvențelor individuale de qubit prin recoacere termică cu laser. În această lucrare, Zhang și colab. au demonstrat procesul LASIQ ca o metodă scalabilă pentru a obține precizia de reglare laser așteptată. Pe lângă numărul de qubiți reglați, ei au măsurat parametrii funcționali ai cipurilor multi-qubit pentru performanță ridicată a procesorului. În timpul studiului, ei au explorat capacitățile de scalare LASIQ prin reglarea unui procesor Hummingbird de 65 de qubiți (accesibil ca ibmq_manhattan). Zhang şi colab. ne imaginăm că procesul LASIQ va fi folosit ca instrument scalabil de reglare a frecvenței pentru arhitecturile transmonice cu frecvență fixă în generațiile viitoare de sisteme cuantice supraconductoare.
Ca dovadă. de concept, echipa a arătat reglarea frecvenței cu un procesor Falcon de 27 de qubiți pentru a prezice ținte de frecvență. Ei au bazat seria de cipuri Falcon pe o rețea hexagonală grea și au efectuat toate măsurătorile în condiții ambientale pentru a obține frecvențe reglate. Oamenii de știință au evitat coliziunile vecinului cel mai apropiat cu o toleranță de două ori mai mare la coliziune pentru a îmbunătăți randamentul cipului împotriva hibridizării stării de doi qubiți. Pe lângă evitarea coliziunilor, echipa a reglat toate țintele pentru a preveni relaxarea qubitului radiativ. După finalizarea procesului LASIQ, au răcit procesorul cuantic și au verificat coerența și fidelitatea porții cu un singur sau doi qubit, precum și evaluarea volumului cuantic.
Oamenii de știință au abordat limitele preciziei de reglare LASIQ ca limitări ale procesul în sine. De exemplu, atunci când Zhang și colab. au analizat un eșantion mare de 390 de qubiți reglați, 349 dintre aceștia au putut fi reglați cu succes pentru a viza o rată de succes a reglajului de 89,5% în timpul experimentului. Lucrarea a arătat modul în care LASIQ a furnizat un proces viabil de tăiere post-fabricare pentru scalarea cu randament ridicat al procesoarelor cu frecvență fixă. Rezultatul oferă mai mult spațiu pentru a îmbunătăți predicțiile de frecvență pentru a ajunge la o mai mare precizie de reglare.
Coerența qubitului și fidelitatea porții
Pentru a determina efectul reglajului laser asupra coerenței qubitului (o proprietate unică a unui sistem cuantic), oamenii de știință au folosit un set compozit de patru procesoare Hummingbird răcite și au crescut coerența acestora. Ei au observat o corespondență bună, indicând un efect neglijabil al procesului LASIQ asupra coerenței qubitului. Ca o demonstrație practică a capacităților de reglare ale LASIQ, Zhang și colab. au reglat cu laser un procesor Hummingbird de 65 de qubiți, accesibil din punct de vedere operațional în cloud ca ibmq_manhattan. Ei au generat planul de reglare LASIQ prin evitarea degenerărilor la nivelul vecinului cel mai apropiat, menținând în același timp separarea nivelului în regimul de călărie. Oamenii de știință au răcit procesorul de 65 de qubiți după LASIQ și au măsurat frecvențele de qubiți cu densitatea de acordare a frecvenței între perechile de porți de doi qubiți. Rezultatele au generat un randament de 100% al porților de doi qubiți funcționale, lucrările ulterioare vor determina constrângerile exacte de coliziune și vor identifica regimuri de reglare de înaltă fidelitate cu dimensiuni crescute progresiv ale rețelei.
Perspective
În acest fel, Adam J. Zhang și colegii săi au obținut o îmbunătățire semnificativă a randamentului și fidelități mari de doi qubiți pentru ambele tipuri de procesoare cuantice IBM Falcon și Hummingbird. Pe baza rezultatelor, ei au evidențiat influența LASIQ - recoacere cu laser a qubiților afectați stochastic; o metodă afectivă de reglare a frecvenței post-fabricare. Metoda poate fi aplicată proceselor multi-qubit bazate pe arhitecturi transmon cu frecvență fixă. Metoda oferă o soluție scalabilă la problema aglomerației de frecvență, cu adaptabilitate la scalarea qubiților în procesoare cuantice progresiv mai mari. Lucrările viitoare vor include planuri de reglare pentru a minimiza erorile de coliziuni în apropierea vecinilor și coliziunile spectatorilor pentru un randament maxim.
© 2022 Science X Network
Comentarii:
Adauga Comentariu