Kuantum bilgisayarlar, günümüzün en hızlı süper bilgisayarlarının bile ulaşamayacağı hızlara ve verimliliklere ulaşmayı vaat ediyor. Ancak teknoloji, büyük ölçüde kendi kendini düzeltemediği için çok fazla ölçek büyütme ve ticarileşme görmedi. Kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarlardan farklı olarak kodlanmış verileri tekrar tekrar kopyalayarak hataları düzeltemez. Bilim insanları başka bir yol bulmalıydı.
Nature dergisindeki yeni bir makale, Bilim kuantum hesaplama platformunun kuantum hata düzeltmesi olarak bilinen uzun süredir devam eden sorunu çözme potansiyelini gösteriyor.
Bilim ekibinin başında kuantum optik uzmanı, Joshua ve Beth Friedman Üniversitesi fizik profesörü ve Bilim Kuantum Girişimi'nin eş direktörü Mikhail Lukin yer alıyor. Nature'da bildirilen çalışma, Bilim, MIT ve Boston merkezli QuEra Computing arasındaki bir işbirliğiydi. Ayrıca George Vasmer Leverett Fizik Profesörü Markus Greiner'ın grubu da katıldı.
Son birkaç yıla yayılan bir çabayla Bilim platformu, çok soğuk, lazerle hapsedilmiş rubidyum atomlarından oluşan bir dizi üzerine inşa edildi. Her atom, son derece hızlı hesaplamalar gerçekleştirebilen bir bit veya kuantum dünyasında adlandırıldığı şekliyle bir “kübit” gibi davranır.
Bilim'lı fizikçiler Mikhail Lukin (ön planda) ve Markus Greiner bir kuantum simülatörüyle çalışıyor.
Dosya fotoğrafı: Jon Chase/Bilim Personel Fotoğrafçısı
Ekibin başlıca yeniliği, hesaplamanın ortasında atomları hareket ettirip bağlayarak düzenini dinamik olarak değiştirebilecek şekilde “nötr atom dizisini” yapılandırmaktır – buna fizik dilinde “dolaşıklık” denir -. İki kubitlik mantık kapıları adı verilen atom çiftlerini dolaştıran işlemler, hesaplama gücü birimleridir.
Kuantum bilgisayarda karmaşık bir algoritmayı çalıştırmak birçok kapı gerektirir. Bununla birlikte, bu kapı operasyonları herkesin bildiği gibi hataya açıktır ve hataların birikmesi algoritmayı işe yaramaz hale getirir.
Yeni makalede ekip, iki kubitlik dolaşıklık kapılarının son derece düşük hata oranlarıyla neredeyse kusursuz performansını rapor ediyor. İlk kez, yüzde 0,5'in altındaki hata oranlarıyla atomları dolaşıklaştırma yeteneğini gösterdiler. Operasyon kalitesi açısından bu, teknolojilerinin performansını süper iletken kübitler ve tuzaklanmış iyon kübitleri gibi diğer önde gelen kuantum hesaplama platformlarıyla aynı seviyeye getiriyor.
Ancak Bilim'ın yaklaşımının, büyük sistem boyutları, verimli kübit kontrolü ve atomların düzenini dinamik olarak yeniden yapılandırma yeteneği nedeniyle bu rakiplere göre büyük avantajları var.
Lukin's Üniversitesi'nde Bilim Griffin Sanat ve Bilim Enstitüsü öğrencisi olan ilk yazar Simon Evered, “Bu platformun, nötr atomlara dayanan büyük ölçekli, hata düzeltmeli cihazları gerçekten hayal edebileceğiniz kadar düşük fiziksel hatalara sahip olduğunu belirledik” dedi. grup. “Hata oranlarımız artık yeterince düşük; eğer atomları mantıksal kübitler halinde gruplandırsaydık (bilginin kurucu atomlar arasında yerel olmayan bir şekilde depolandığı yerde), bu kuantum hatası düzeltilmiş mantıksal kübitlerin hataları tek tek atomlardan bile daha düşük olabilirdi.”
Bilim ekibinin ilerlemeleri, şu anda Princeton Üniversitesi'nde olan eski Bilim yüksek lisans öğrencisi Jeff Thompson ve şu anda Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nde olan eski Bilim doktora sonrası araştırmacısı Manuel Endres'in önderlik ettiği diğer yeniliklerle birlikte Nature dergisinin aynı sayısında rapor ediliyor. Birlikte ele alındığında bu ilerlemeler, kuantum hatası düzeltilmiş algoritmaların ve büyük ölçekli kuantum hesaplamanın temelini oluşturuyor. Bütün bunlar, nötr atom dizileri üzerinde kuantum hesaplamanın vaatlerinin tamamını gösterdiği anlamına geliyor.
Lukin, “Bu katkılar, ölçeklenebilir kuantum hesaplamada çok özel fırsatların ve tüm bu alan için gerçekten heyecan verici bir zamanın kapısını açıyor” dedi.
Araştırma, ABD Enerji Bakanlığı'nın Kuantum Sistemleri Hızlandırıcı Merkezi tarafından desteklendi; Ultrasoğuk Atomlar Merkezi; Ulusal Bilim Vakfı; Ordu Araştırma Ofisi Multidisipliner Üniversite Araştırma Girişimi; ve DARPA Gürültülü Orta Ölçekli Kuantum Cihazları programıyla optimizasyon.
Nature dergisindeki yeni bir makale, Bilim kuantum hesaplama platformunun kuantum hata düzeltmesi olarak bilinen uzun süredir devam eden sorunu çözme potansiyelini gösteriyor.
Bilim ekibinin başında kuantum optik uzmanı, Joshua ve Beth Friedman Üniversitesi fizik profesörü ve Bilim Kuantum Girişimi'nin eş direktörü Mikhail Lukin yer alıyor. Nature'da bildirilen çalışma, Bilim, MIT ve Boston merkezli QuEra Computing arasındaki bir işbirliğiydi. Ayrıca George Vasmer Leverett Fizik Profesörü Markus Greiner'ın grubu da katıldı.
Son birkaç yıla yayılan bir çabayla Bilim platformu, çok soğuk, lazerle hapsedilmiş rubidyum atomlarından oluşan bir dizi üzerine inşa edildi. Her atom, son derece hızlı hesaplamalar gerçekleştirebilen bir bit veya kuantum dünyasında adlandırıldığı şekliyle bir “kübit” gibi davranır.
Bilim'lı fizikçiler Mikhail Lukin (ön planda) ve Markus Greiner bir kuantum simülatörüyle çalışıyor.
Dosya fotoğrafı: Jon Chase/Bilim Personel Fotoğrafçısı
Ekibin başlıca yeniliği, hesaplamanın ortasında atomları hareket ettirip bağlayarak düzenini dinamik olarak değiştirebilecek şekilde “nötr atom dizisini” yapılandırmaktır – buna fizik dilinde “dolaşıklık” denir -. İki kubitlik mantık kapıları adı verilen atom çiftlerini dolaştıran işlemler, hesaplama gücü birimleridir.
Kuantum bilgisayarda karmaşık bir algoritmayı çalıştırmak birçok kapı gerektirir. Bununla birlikte, bu kapı operasyonları herkesin bildiği gibi hataya açıktır ve hataların birikmesi algoritmayı işe yaramaz hale getirir.
Yeni makalede ekip, iki kubitlik dolaşıklık kapılarının son derece düşük hata oranlarıyla neredeyse kusursuz performansını rapor ediyor. İlk kez, yüzde 0,5'in altındaki hata oranlarıyla atomları dolaşıklaştırma yeteneğini gösterdiler. Operasyon kalitesi açısından bu, teknolojilerinin performansını süper iletken kübitler ve tuzaklanmış iyon kübitleri gibi diğer önde gelen kuantum hesaplama platformlarıyla aynı seviyeye getiriyor.
Ancak Bilim'ın yaklaşımının, büyük sistem boyutları, verimli kübit kontrolü ve atomların düzenini dinamik olarak yeniden yapılandırma yeteneği nedeniyle bu rakiplere göre büyük avantajları var.
Lukin's Üniversitesi'nde Bilim Griffin Sanat ve Bilim Enstitüsü öğrencisi olan ilk yazar Simon Evered, “Bu platformun, nötr atomlara dayanan büyük ölçekli, hata düzeltmeli cihazları gerçekten hayal edebileceğiniz kadar düşük fiziksel hatalara sahip olduğunu belirledik” dedi. grup. “Hata oranlarımız artık yeterince düşük; eğer atomları mantıksal kübitler halinde gruplandırsaydık (bilginin kurucu atomlar arasında yerel olmayan bir şekilde depolandığı yerde), bu kuantum hatası düzeltilmiş mantıksal kübitlerin hataları tek tek atomlardan bile daha düşük olabilirdi.”
Bilim ekibinin ilerlemeleri, şu anda Princeton Üniversitesi'nde olan eski Bilim yüksek lisans öğrencisi Jeff Thompson ve şu anda Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nde olan eski Bilim doktora sonrası araştırmacısı Manuel Endres'in önderlik ettiği diğer yeniliklerle birlikte Nature dergisinin aynı sayısında rapor ediliyor. Birlikte ele alındığında bu ilerlemeler, kuantum hatası düzeltilmiş algoritmaların ve büyük ölçekli kuantum hesaplamanın temelini oluşturuyor. Bütün bunlar, nötr atom dizileri üzerinde kuantum hesaplamanın vaatlerinin tamamını gösterdiği anlamına geliyor.
Lukin, “Bu katkılar, ölçeklenebilir kuantum hesaplamada çok özel fırsatların ve tüm bu alan için gerçekten heyecan verici bir zamanın kapısını açıyor” dedi.
Araştırma, ABD Enerji Bakanlığı'nın Kuantum Sistemleri Hızlandırıcı Merkezi tarafından desteklendi; Ultrasoğuk Atomlar Merkezi; Ulusal Bilim Vakfı; Ordu Araştırma Ofisi Multidisipliner Üniversite Araştırma Girişimi; ve DARPA Gürültülü Orta Ölçekli Kuantum Cihazları programıyla optimizasyon.