Oamenii de știință au demonstrat că un fotonic qubit – Un bit cuantic alimentat de o particulă de lumină – poate detecta și corecta propriile erori în timp ce rulează la temperatura camerei. Ei spun că este un pas fundamental către scalabil procesoare cuantice.
Într -un nou studiu publicat pe 4 iunie în Jurnal Naturăcercetătorii de la Startup-ul Canadian Quantum Computing Xanadu au creat o așa-numită „Gottesman-Kitaev-Preskill” (GKP) direct pe un cip de siliciu.
Statele GKP sunt un tip de starea cuantică care răspândește informații pe mai multe fotoni într -un model care permite observarea și corectarea erorilor mici. Acest lucru înseamnă că fiecare qubit este capabil să se corecteze, fără a fi nevoie să fie împachetat în tablouri mari de qubit -uri redundante – o cerință comună în ziua de azi metode de corectare a erorilor.
Acesta marchează prima dată când acest tip de stare cuantică rezistentă la erori a fost generată folosind un proces compatibil cu fabricarea convențională a cipurilor, au spus oamenii de știință.
Descoperirea sugerează că stările cuantice care corectează erori ar putea fi produse cu aceleași instrumente utilizate pentru fabricarea de jetoane convenționale de computer-aducând un hardware cuantic fiabil, cu temperatură de cameră, un pas mai aproape de realitate.
Conundrul de răcire a qubitului
Calculatoare cuantice Lucrați foarte diferit de mașinile clasice pe care le folosim astăzi. Calculatoarele clasice stochează informațiile în biți binare, reprezentate fie ca 1s, fie 0s. Sisteme cuanticeîntre timp, folosiți qubit -uri care pot exista într -un “suprapunere„Din ambele state. Acest lucru le permite să rezolve calcule complexe în paralel și pot, într -o zi, să funcționeze cu mult peste atingerea sistemelor convenționale.
Dar qubiturile sunt notoriu fragile. Chiar și cele mai mici fluctuații ale temperaturii, radiații electromagnetice sau zgomotul de mediu poate perturba starea unui qubit și poate corup datele sale.
Pentru a vă feri de acest lucru, multe sisteme cuantice funcționează la temperaturi apropiate Absolut Zero (Minus 459.67 grade Fahrenheit sau minus 273,15 grade Celsius) folosind sisteme de răcire complexe pentru a menține „coerența” – conexiunea cuantică fragilă prin care qubit -urile efectuează calcule.
Înrudite: Cele mai reci qubit-uri ar putea duce la computere cuantice mai rapide
În timp ce această răcire ajută la păstrarea informațiilor cuantice, face, de asemenea, calculatoarele cuantice voluminoase, costisitoare și nepractice la scară. Soluția lui Xanadu încearcă să abordeze acest lucru folosind fotoni – particule de lumină care nu necesită răcire profundă – pentru a construi qubits care rulează pe chipsuri de siliciu la temperatura camerei.
Demonstrația GKP a echipei abordează o altă provocare cheie: Corecția de eroare cuantică. Majoritatea sistemelor cuantice astăzi se bazează pe grupări de mai multe qubituri fizice care lucrează împreună pentru a detecta și remedia erorile, cunoscute sub numele de „qubit logic”. Qub -ul fotonic al lui Xanadu lasă acest lucru prin gestionarea corectării în cadrul fiecărui qubit individual, simplificând hardware -ul și deschizând calea pentru modele mai scalabile.
“Stările GKP sunt, într -un anumit sens, qubitul fotonic optim, deoarece permit porțile logice și corectarea erorilor la temperatura camerei și folosind operații relativ simple, deterministe,” Zachary Vernon, CTO de hardware la Xanadu, a spus într -un declaraţie.
“Această demonstrație este o etapă empirică importantă care arată succesele noastre recente în reducerea pierderilor și îmbunătățirea performanței în ceea ce privește fabricarea cipurilor, proiectarea componentelor și eficiența detectorului.”
Rezultatul se bazează pe Xanadu Dezvoltarea anterioară a Aurorao platformă de calcul cuantică modulară care conectează mai multe cipuri fotonice folosind fibre optice. În timp ce Aurora a abordat provocarea de scalare într-o rețea, acest nou cip se concentrează pe a face ca fiecare qubit să fie mai robust-o cerință critică pentru construirea de sisteme tolerante la erori.
Reprezentanții Xanadu au declarat că următoarea provocare a fost reducerea pierderii optice, ceea ce se întâmplă atunci când fotonii sunt împrăștiați sau absorbiți pe măsură ce călătoresc prin componentele cipului.