Силициевите квантови изчисления надхвърлят 99% точност в три проучвания

Сподели

Три екипа учени от цял ​​свят постигнаха важен етап в квантовите изчисления. И трите групи демонстрираха по-добра от 99 процента точност в базирани на силиций квантови устройства, проправяйки пътя за практични, мащабируеми квантови компютри, които са без грешки.

Класическите компютри съхраняват и обработват информация в битове, които са представени като единица или нула. Квантовите компютри обаче използват кубити, които могат да бъдат или единица, нула или и двете едновременно, благодарение на квантовата странност на суперпозицията. Това трябва да позволи на квантовите компютри да станат експоненциално по-мощни от класическите. Въпреки това, квантовите състояния са чувствителни към външна намеса, което може да причини грешки, които сериозно ограничават практичността на тези машини.

Но сега трите нови проучвания демонстрират квантови компютърни системи с процент на грешки под един процент. Още по-добре, всички тези устройства бяха базирани на силиций, което би трябвало да ги направи по-лесни за производство, използвайки съществуваща търговска полупроводникова инфраструктура.

Екип, ръководен от Университета на Нов Южен Уелс (UNSW) в Австралия, постигна точност от 99,95 процента в система с един кубит и 99,37 процента с два работещи кубита. Втори екип, в Делфтския технологичен университет в Холандия, постигна 99,87 процента с един кубит и 99,65 с два. И накрая, екип от RIKEN в Япония постигна 99,84 процента вярност в система с един кубит и 99,51 процента с два кубита.

„Когато грешките са толкова редки, става възможно да ги открием и да ги коригираме, когато възникнат“, каза професор Андреа Морело, водещ автор на изследването на UNSW. „Това показва, че е възможно да се изградят квантови компютри, които имат достатъчно мащаб и достатъчно мощност, за да се справят със смислени изчисления. Това изследване е важен крайъгълен камък в пътуването, което ще ни отведе до там.”

Диаграма на силициевия квантов процесор на екипа на UNSW – червените точки представляват кубити на атома на фосфора, докато електронът (лъскав овал) ги обхваща и двата

UNSW/Тони Мелов

Системата UNSW кодира информация в ядрените завъртания на фосфорните атоми, имплантирани в силициев чип. Ядрата на тези атоми са основният процесор, извършващ квантови операции и те са свързани помежду си чрез електрон, който е квантово заплетен с всеки атом.

„Ако имате две ядра, които са свързани към един и същ електрон, можете да ги накарате да извършат квантова операция“, каза д-р Матеуш Мондзик, водещ експериментален автор на изследването. „Докато не управлявате електрона, тези ядра безопасно съхраняват своята квантова информация. Но сега имате възможността да ги накарате да говорят помежду си чрез електрона, за да реализират универсални квантови операции, които могат да бъдат адаптирани към всеки изчислителен проблем.

Експериментите на Delft и RIKEN са проведени, като се използват спиновете на два електрона като кубити, като всеки е ограничен до квантова точка, изработена от силиций и силициево-германиева сплав.

Тъй като и трите екипа надхвърлят 99 процента точност, изследователите казват, че следващите стъпки са да се проектират практични силициеви квантови процесори, които могат да бъдат увеличени за търговски квантови компютри.

Всичките три проучвания са публикувани в списанието природата [1],[2],[3]. Екипът на UNSW описва работата във видеото по-долу.

Квантови операции с 99% вярност – ключът към практичните квантови компютри

Източници: UNSW, QuTech, RIKEN



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели