Home > Media > Blauwdruk voor fouttolerante qubits: wetenschappers van Forschungszentrum Jülich en RWTH Aachen University hebben een circuit ontworpen voor kwantumcomputers dat van nature is beschermd tegen veelvoorkomende fouten
Voorgestelde hardware-implementatie van de QEC-code. Het circuit bestaat uit twee Josephson-knooppunten die zijn gekoppeld door een gyrator, rood gemarkeerd. CREDIT M. Rymarz et al., Phys Rev X (2021), https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011032 (CC BY 4.0) |
Abstract:
Het bouwen van een universele kwantumcomputer is een uitdagende taak vanwege de kwetsbaarheid van kwantumbits, of kortweg qubits. Om dit probleem op te lossen, zijn verschillende soorten foutcorrectie ontwikkeld. Conventionele methoden doen dit door actieve correctietechnieken. Daarentegen hebben onderzoekers onder leiding van prof. David DiVincenzo van Forschungszentrum Jülich en RWTH Aachen University, samen met partners van de Universiteit van Basel en QuTech Delft, nu een ontwerp voorgesteld voor een circuit met passieve foutcorrectie. Zo'n circuit zou al inherent foutbestendig zijn en zou de bouw van een kwantumcomputer met een groot aantal qubits aanzienlijk kunnen versnellen.
Blauwdruk voor fouttolerante qubits: wetenschappers van Forschungszentrum Jülich en RWTH Aachen University hebben een circuit ontworpen voor kwantumcomputers dat van nature is beschermd tegen veelvoorkomende fouten
Jülich, Duitsland | Geplaatst op 19 februari 2021
Om kwantuminformatie op een betrouwbare manier te coderen, worden meestal meerdere imperfecte qubits gecombineerd tot een zogenaamde logische qubit. Quantumfoutcorrectiecodes, of kortweg QEC-codes, maken het dus mogelijk om fouten op te sporen en vervolgens te corrigeren, zodat de quantuminformatie over een langere periode behouden blijft.
In principe werken de technieken op dezelfde manier als actieve ruisonderdrukking in koptelefoons: in een eerste stap wordt elke storing gedetecteerd. Vervolgens wordt een corrigerende bewerking uitgevoerd om de fout te verwijderen en de informatie in zijn oorspronkelijke zuivere vorm te herstellen.
De toepassing van een dergelijke actieve foutcorrectie in een kwantumcomputer is echter erg complex en gaat gepaard met een uitgebreid gebruik van hardware. Doorgaans is voor elke qubit complexe elektronica voor foutcorrectie vereist, waardoor het moeilijk is om circuits met veel qubits te bouwen, zoals vereist is om een universele kwantumcomputer te bouwen.
Het voorgestelde ontwerp voor een supergeleidende schakeling heeft daarentegen een soort ingebouwde foutcorrectie. Het circuit is zo ontworpen dat het al inherent beschermd is tegen omgevingsgeluid en toch controleerbaar is. Het concept omzeilt dus de behoefte aan actieve stabilisatie op een zeer hardware-efficiënte manier en zou daarom een veelbelovende kandidaat zijn voor een toekomstige grootschalige kwantumprocessor met een groot aantal qubits.
“Door een gyrator te implementeren - een apparaat met twee poorten dat de stroom op de ene poort koppelt aan de spanning op de andere - tussen twee supergeleidende apparaten (zogenaamde Josephson-knooppunten), konden we afzien van de eis van actieve foutdetectie en -stabilisatie: als het afgekoeld was, de qubit is inherent beschermd tegen veelvoorkomende soorten ruis ”, zegt Martin Rymarz, een promovendus in de groep van David DiVincenzo en eerste auteur van het artikel, gepubliceerd in Physical Review X.
“Ik hoop dat ons werk de inspanningen in het laboratorium zal inspireren; Ik erken dat dit, net als veel van onze voorstellen, zijn tijd misschien een beetje vooruit is ”, zei David DiVincenzo, oprichter en directeur van het JARA-Institute for Quantum Information aan de RWTH Aachen University en directeur van het Institute of Theoretic Nanoelectronics (PGI- 2) bij Forschungszentrum Jülich. “Toch erkennen we, gezien de beschikbare professionele expertise, de mogelijkheid om ons voorstel in de nabije toekomst in het lab te testen”.
David DiVincenzo wordt beschouwd als een pionier in de ontwikkeling van kwantumcomputers. Zijn naam wordt onder meer geassocieerd met de criteria waaraan een kwantumcomputer moet voldoen, de zogenaamde “DiVincenzo-criteria”.
####
Voor meer informatie, klik hier.
Kontakte:
Tobias Schlösser
49-246-161-4771
@fz_juelich
Auteursrecht © Forschungszentrum Jülich
Als u een opmerking heeft, alstublieft Contact met ons op.
Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.
Gerelateerde Links |
Gerelateerd nieuws Pers |
Nieuws en informatie
Mogelijke toekomsten
Een snelheidslimiet geldt ook in de kwantumwereld: onderzoek door de Universiteit van Bonn bepaalt de minimumtijd voor complexe kwantumoperaties Februari 19th, 2021
Atoomkernen in de kwantumschommeling: de uiterst nauwkeurige controle van nucleaire excitaties opent mogelijkheden van ultraprecieze atoomklokken en krachtige nucleaire batterijen Februari 19th, 2021
Dynamica van nanodeeltjes met behulp van een nieuw geïsoleerd lumenperfusiesysteem voor lymfevaten Februari 19th, 2021
Quantum computing: wanneer onwetendheid gewenst is Februari 19th, 2021
Chiptechnologie
Een snelheidslimiet geldt ook in de kwantumwereld: onderzoek door de Universiteit van Bonn bepaalt de minimumtijd voor complexe kwantumoperaties Februari 19th, 2021
Wetenschappers manipuleren magneten op atomaire schaal Februari 12th, 2021
Quantum Computing
Een snelheidslimiet geldt ook in de kwantumwereld: onderzoek door de Universiteit van Bonn bepaalt de minimumtijd voor complexe kwantumoperaties Februari 19th, 2021
Atoomkernen in de kwantumschommeling: de uiterst nauwkeurige controle van nucleaire excitaties opent mogelijkheden van ultraprecieze atoomklokken en krachtige nucleaire batterijen Februari 19th, 2021
Quantum computing: wanneer onwetendheid gewenst is Februari 19th, 2021
ontdekkingen
Dynamica van nanodeeltjes met behulp van een nieuw geïsoleerd lumenperfusiesysteem voor lymfevaten Februari 19th, 2021
Quantum computing: wanneer onwetendheid gewenst is Februari 19th, 2021
Mededelingen
Interviews / Boekbesprekingen / Essays / Rapporten / Podcasts / Journals / White papers / Posters
Een snelheidslimiet geldt ook in de kwantumwereld: onderzoek door de Universiteit van Bonn bepaalt de minimumtijd voor complexe kwantumoperaties Februari 19th, 2021
Atoomkernen in de kwantumschommeling: de uiterst nauwkeurige controle van nucleaire excitaties opent mogelijkheden van ultraprecieze atoomklokken en krachtige nucleaire batterijen Februari 19th, 2021