Vědci z MIT vyvinuli obvod pro zlepšení výkonu kvantových počítačů

Datum 28.09.2023

Foto: Freepik

Vědci z Massachusettského technologického institutu (MIT) vyvinuli nový obvod, který dokáže provádět kvantové výpočty s vysokou přesností. Výzkumníci použili nový typ supravodivého qubitu zvaného fluxonium.

Kvantové počítače jsou považovány za další hranici výpočetní techniky, protože mohou provádět výpočty rychlostí na které superpočítače nedosáhnou. Odvrácenou stranou takto vysokých rychlostí je, že mohou stejně rychle hromadit chyby. Proto je pro kvantové systémy potřeba stejně rychlý systém pro opravu chyb, který pracuje souběžně s výpočtem a zajišťuje jeho správné fungování.

Předchozí práce v oblasti kvantových počítačů využívala transmonové qubity. V poslední době si však získaly oblibu fluxoniové qubity, které mají ve srovnání s transmony delší koherenční dobu. Fluxoniové qubity byly vyvinuty v úzké spolupráci s MIT Lincoln Laboratory (MIT-LL), která má zkušenosti s návrhem a výrobou rozšiřitelných supravodivých qubitových technologií.

Fluxoniové qubity prokázaly více než milisekundové koherenční doby, které jsou však desetkrát delší než u transmonů. Čím déle zůstává qubit koherentní, tím větší je věrnost nebo přesnost kvantových operací na hradlech. Brána je logická operace prováděná pomocí jednoho nebo více qubitů.

Ke snížení chybovosti lze také použít kódy pro opravu chyb. Aby však bylo možné takové kódy implementovat, musí operace projít “prahem věrnosti” a zvýšení přesnosti operací snižuje režii implementace takových kódů.

Výzkumný tým z MIT použil při návrhu obvodu dva fluxoniové qubity na obou koncích s laditelným transmonovým vazebním členem. Tato architektura fluxonium-transmon-fluxonium (FTF) poskytla silnější vazbu ve srovnání s vazbou dosaženou při použití samotných fluxoniových qubitů.

Při svých experimentech výzkumníci prokázali 99,99 % přesnost výpočtu při použití jednoqubitového hradla a 99,9 % přesnost při použití dvouqubitového hradla. Tyto věrnosti jsou mnohem vyšší než prahová hodnota pro kódy opravující chyby a lze je použít v rozsáhlých systémech. Architektura FTF hraje v těchto výsledcích zásadní roli, protože minimalizuje nežádoucí interakce na pozadí během kvantového výpočtu.

Petr Svoboda
zdroj: MIT