リアルタイムでエラーを修正しながらアルゴリズムを実行できる48個の論理量子ビットを備えた量子プロセッサが米国で発表された。それを作成したのは、 ミハイル・ルキン ハーバード大学、マサチューセッツ工科大学、QuEra の同僚ら。彼らの成功は、多数の論理量子ビットを提供する量子コンピューターの開発につながる可能性があります。

原理的には、量子コンピューターは、従来のプロセッサーでは計算できないいくつかの問題を解決できます。しかし、現在利用可能な量子プロセッサは、環境ノイズによる混乱の影響を非常に受けやすく、情報の保存と処理に使用される繊細な量子状態が破壊されます。

量子誤り訂正は、量子ビットのグループ (物理量子ビットと呼ばれる) を 1 つの量子ビット (論理量子ビットと呼ばれる) として機能させることでノイズ問題に対処します。その考え方は、論理量子ビットが保持する情報が多数の物理量子ビットに分散されており、それらが連携してエラーが発生したときに特定して修正するというものです。

エラーに対する耐性が高い

研究者らは、論理量子ビットを使用して量子コンピューティング アーキテクチャ内の個々の量子ビットを置き換え、アルゴリズム実行時のエラーに対する回復力を高めたいと考えています。

「私たちは、物理的な量子ビットの代わりに誤り訂正された量子ビットを使用したアルゴリズムのテストを開始し、より大型のデバイスへの道を可能にするという、この分野の移行をマークしようとしています」と説明します。 ドレフ・ブラフスタインの筆頭著者です。 作品を説明した紙. 論文が受理され、 自然.

この概念はまだ初期段階にあり、最近、実験は 2 つの論理量子ビットを使用して 1 つの量子論理ゲートを動作させるというマイルストーンに達しました。

研究の中で、ルーキン氏のチームは、中性原子配列を使用して、より大規模なシステムをどのように作成できるかを調査しました。これらは、光ピンセットで捕捉された極低温ルビジウム原子のグリッドです。これらの原子は高度に励起されたリュードベリ状態にすることができ、これにより原子は量子情報を交換できる量子ビットとして機能することができます。

動的再構成

中性原子配列は、量子情報を保持しながら計算中に動的に再構成できるため、論理量子ビット アーキテクチャに特に適しています。

これらの特性を利用して、Lukin らは、中性原子配列の論理量子ビットの制御に基づくプログラム可能な量子プロセッサを作成し、そのプラットフォームを使用して一連のプログラム可能な論理アルゴリズムを実行しました。チームのアプローチにより、最近の実験の結果を大幅に改善することができました。つまり、最大 48 個の 228 量子ビット論理ゲートを含む、最大 XNUMX 個の論理量子ビットをエンコードすることができました。

このプロセッサは、内蔵のエラー修正により、チームが実行するアルゴリズムのパフォーマンスを劇的に向上させました。これにより、量子コンピューターの論理演算のいくつかの重要な機能を調査できるようになりました。これには、多数の量子ビットにわたる大規模な誤り訂正の適用や、量子ハードウェアのノイズや不完全性に対する耐性が含まれます。

科学者らは、自分たちの研究によって、そう遠くない将来に大規模な論理量子プロセッサへの道が開かれる可能性があると楽観視している。 「これは、何か非常に特別なことが起こることが明らかな瞬間の一つだと思います」とルーキンは言う。 「この先にはまだ課題はありますが、この新たな進歩により、大規模で有用な量子コンピューターへの進歩が大きく加速すると期待しています。」

チームは現在、システム上でより多様な論理操作のセットを実行することに重点を置いています。

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/quantum-processor-integrates-48-logical-qubits/