フォールトトレラントな量子ビットの青写真: ユーリヒ科学センターとアーヘン工科大学の科学者は、一般的なエラーから自然に保護される量子コンピューター用の回路を設計しました

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QECコードの提案されたハードウェア実装。回路は、赤で強調表示されたジャイレータによって結合された2021つのジョセフソン接合で構成されています。クレジットM.Rymarz et al。、Phys Rev X（10.1103）、https：//doi.org/11.011032/PhysRevX.4.0（CC BY XNUMX）

QECコードの提案されたハードウェア実装。回路は、赤で強調表示されたジャイレータによって結合されたXNUMXつのジョセフソン接合で構成されています。クレジット
M. Rymarz et al。、Phys Rev X（2021）、https：//doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011032（CC BY 4.0）

要約：
ユニバーサル量子コンピューターの構築は、量子ビット、または略してキュービットの脆弱性のために困難な作業です。この問題に対処するために、さまざまなタイプのエラー訂正が開発されてきました。従来の方法は、アクティブな補正技術によってこれを行います。対照的に、ForschungszentrumJülichとRWTHアーヘン大学のDavid DiVincenzo教授が率いる研究者は、バーゼル大学とQuTech Delftのパートナーとともに、パッシブエラー補正を備えた回路の設計を提案しました。このような回路はすでに本質的に障害保護されており、多数の量子ビットを備えた量子コンピューターの構築を大幅に加速する可能性があります。

フォールトトレラントキュービットの青写真：ForschungszentrumJülichとRWTHアーヘン大学の科学者は、一般的なエラーから自然に保護される量子コンピューター用の回路を設計しました

ユーリッヒ、ドイツ| 19年2021月XNUMX日に投稿

信頼できる方法で量子情報をエンコードするために、通常、いくつかの不完全なキュービットが組み合わされて、いわゆる論理キュービットが形成されます。したがって、量子エラー訂正コード、または略してQECコードにより、エラーを検出し、その後それらを訂正することが可能になり、量子情報が長期間にわたって保存されるようになります。

原則として、この手法はヘッドホンのアクティブノイズキャンセリングと同じように機能します。最初のステップで、障害が検出されます。次に、修正操作を実行してエラーを削除し、情報を元の純粋な形式に復元します。

ただし、量子コンピューターでのこのようなアクティブなエラー訂正の適用は非常に複雑であり、ハードウェアが広範囲に使用されます。通常、複雑なエラー訂正電子機器が各キュービットに必要であり、ユニバーサル量子コンピューターを構築するために必要な、多くのキュービットを備えた回路を構築することは困難です。

一方、超伝導回路の提案された設計には、一種の組み込みエラー訂正があります。回路は、制御可能でありながら、環境ノイズからすでに本質的に保護されるように設計されています。したがって、この概念は、ハードウェア効率の高い方法でアクティブな安定化の必要性を回避し、したがって、多数の量子ビットを備えた将来の大規模量子プロセッサの有望な候補となるでしょう。

「XNUMXつの超伝導デバイス（いわゆるジョセフソン接合）の間にジャイレータ（一方のポートの電流をもう一方のポートの電圧に結合するXNUMXポートデバイス）を実装することで、アクティブなエラー検出と安定化の要求を放棄できます。キュービットは本質的に一般的なタイプのノイズから保護されています」と、Physical ReviewXに掲載されたDavidDiVincenzoグループの博士課程の学生で論文の最初の著者であるMartinRymarz氏は述べています。

「私たちの仕事が研究室での努力を刺激することを願っています。 RWTHアーヘン大学のJARA量子情報研究所の創設ディレクターで理論ナノエレクトロニクス研究所（PGI- 2）ForschungszentrumJülichで。「それでも、利用可能な専門知識を考えると、近い将来、ラボで提案をテストする可能性を認識しています」。

David DiVincenzoは、量子コンピューター開発のパイオニアと見なされています。とりわけ、彼の名前は、量子コンピューターが満たさなければならない基準、いわゆる「ディビチェンゾ基準」に関連付けられています。

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