Kế hoạch chi tiết cho Qubit chịu lỗi: Các nhà khoa học tại Forschungszentrum Jülich và Đại học RWTH Aachen đã thiết kế một mạch cho máy tính lượng tử được bảo vệ tự nhiên khỏi các lỗi phổ biến

Trang Chủ > Ấn Bản > Bản thiết kế cho qubit chịu lỗi: Các nhà khoa học tại Forschungszentrum Jülich và Đại học RWTH Aachen đã thiết kế một mạch cho máy tính lượng tử được bảo vệ tự nhiên chống lại các lỗi phổ biến

Đề xuất triển khai phần cứng của mã QEC. Mạch bao gồm hai điểm nối Josephson được ghép bởi một con quay hồi chuyển, được đánh dấu bằng màu đỏ. CREDIT M. Rymarz và cộng sự, Phys Rev X (2021), https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011032 (CC BY 4.0)

Đề xuất triển khai phần cứng của mã QEC. Mạch bao gồm hai điểm nối Josephson được ghép bởi một con quay hồi chuyển, được đánh dấu bằng màu đỏ. TÍN DỤNG
M. Rymarz và cộng sự, Phys Rev X (2021), https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011032 (CC BY 4.0)

Tóm tắt:
Xây dựng một máy tính lượng tử phổ quát là một nhiệm vụ đầy thách thức vì tính mong manh của các bit lượng tử, hay gọi tắt là qubit. Để đối phó với vấn đề này, nhiều loại sửa lỗi đã được phát triển. Các phương pháp thông thường thực hiện điều này bằng các kỹ thuật hiệu chỉnh tích cực. Ngược lại, các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi Giáo sư David DiVincenzo từ Forschungszentrum Jülich và Đại học RWTH Aachen, cùng với các đối tác từ Đại học Basel và QuTech Delft, hiện đã đề xuất một thiết kế cho một mạch có khả năng sửa lỗi thụ động. Một mạch như vậy vốn đã được bảo vệ khỏi lỗi và có thể đẩy nhanh đáng kể việc xây dựng một máy tính lượng tử với một số lượng lớn qubit.

Bản thiết kế cho qubit chịu lỗi: Các nhà khoa học tại Forschungszentrum Jülich và Đại học RWTH Aachen đã thiết kế một mạch cho máy tính lượng tử được bảo vệ tự nhiên chống lại các lỗi phổ biến

Jülich, Đức | Đăng vào ngày 19 tháng 2021 năm XNUMX

Để mã hóa thông tin lượng tử theo cách đáng tin cậy, thông thường, một số qubit không hoàn hảo được kết hợp để tạo thành một qubit logic. Mã sửa lỗi lượng tử, gọi tắt là mã QEC, do đó có thể phát hiện lỗi và sau đó sửa chúng, do đó thông tin lượng tử được lưu giữ trong một khoảng thời gian dài hơn.

Về nguyên tắc, các kỹ thuật hoạt động theo cách tương tự như loại bỏ tiếng ồn chủ động trong tai nghe: Trong bước đầu tiên, bất kỳ lỗi nào đều được phát hiện. Sau đó, một hoạt động sửa chữa được thực hiện để loại bỏ lỗi và khôi phục thông tin về dạng tinh khiết ban đầu.

Tuy nhiên, ứng dụng của việc sửa lỗi chủ động như vậy trong máy tính lượng tử là rất phức tạp và đi kèm với việc sử dụng rộng rãi phần cứng. Thông thường, các thiết bị điện tử sửa lỗi phức tạp được yêu cầu cho mỗi qubit, gây khó khăn cho việc xây dựng các mạch có nhiều qubit, như yêu cầu để xây dựng một máy tính lượng tử phổ thông.

Mặt khác, thiết kế được đề xuất cho một mạch siêu dẫn có một loại sửa lỗi tích hợp sẵn. Mạch được thiết kế theo cách mà nó vốn đã được bảo vệ chống lại tiếng ồn môi trường trong khi vẫn có thể điều khiển được. Do đó, khái niệm này đã bỏ qua nhu cầu ổn định tích cực theo cách hiệu quả cao về phần cứng và do đó sẽ là một ứng cử viên đầy hứa hẹn cho một bộ xử lý lượng tử quy mô lớn trong tương lai có số lượng lớn qubit.

“Bằng cách triển khai một con quay hồi chuyển - một thiết bị hai cổng kết hợp dòng điện trên một cổng với điện áp trên cổng kia - ở giữa hai thiết bị siêu dẫn (được gọi là các mối nối Josephson), chúng tôi có thể từ bỏ nhu cầu phát hiện lỗi và ổn định chủ động: khi hạ nhiệt, Martin Rymarz, một nghiên cứu sinh trong nhóm của David DiVincenzo và là tác giả đầu tiên của bài báo đăng trên tạp chí Physical Review X. cho biết qubit vốn được bảo vệ chống lại các loại nhiễu thông thường.

“Tôi hy vọng rằng công việc của chúng tôi sẽ truyền cảm hứng cho những nỗ lực trong phòng thí nghiệm; Tôi nhận ra rằng điều này, giống như nhiều đề xuất của chúng tôi, có thể đi trước thời đại một chút ”, David DiVincenzo, Giám đốc sáng lập của JARA-Viện thông tin lượng tử tại Đại học RWTH Aachen và Giám đốc Viện lý thuyết nano điện tử (PGI- 2) tại Forschungszentrum Jülich. “Tuy nhiên, với kiến thức chuyên môn sẵn có, chúng tôi nhận thấy khả năng kiểm tra đề xuất của mình trong phòng thí nghiệm trong tương lai gần”.

David DiVincenzo được coi là người tiên phong trong việc phát triển máy tính lượng tử. Trong số những thứ khác, tên của ông gắn liền với các tiêu chí mà một máy tính lượng tử phải đáp ứng, cái gọi là “tiêu chí DiVincenzo”.

####

Để biết thêm thông tin, xin vui lòng bấm vào tại đây

Liên hệ:
Tobias Schloesser
49-246-161-4771

@fz_juelich

Nếu bạn có một bình luận, xin vui lòng Liên hệ chúng tôi.

Các tổ chức phát hành tin tức, không phải 7th Wave, Inc. hay Nanotech Now, chỉ chịu trách nhiệm về tính chính xác của nội dung.

Bookmark: