اخبار کوانتومی – ثبت رکورد جدید در نرخ فیدلیتی تک کیوبیت در MIT
عنوان خبر: ثبت رکورد جدید در نرخ فیدلیتی تک کیوبیت در MIT
ژانر/موضوع: کامپبوتر کوانتومی، کیوبیت ابررسانا
تاریخ انتشار خبر: 14 ژانویه 2025
لینک خبر: MIT NEWS
چکیده: پژوهشگران MIT با رسیدن به نرخ فیدلیتی ۹۹.۹۹۸٪ در تک کیوبیت ابررسانای فلاکسونیوم موفق به ثبت رکوردی جدید شدند. این پیشرفت به رفع چالش‌های کلیدی در محاسبات کوانتومی، از جمله ناهمدوسی و خطاهای ضدچرخشی (counter-rotation) کمک می‌کند. این تیم تحقیقاتی دو تکنیک کنترلی نوآورانه معرفی کرده است: درایوهای مایکروویو با قطبش دایره‌ای: با کنترل فاز نسبی درایوهای بار و شار، آن‌ها میدان مایکروویو با قطبش دایره‌ای ایجاد کردند که در برابر اثرات ضدچرخشی مقاوم است. پالس‌های متناسب: با اعمال پالس‌ها در فواصل زمانی خاص همگام با فرکانس کیوبیت، خطاهای ضدچرخشی را سازگار و قابل تصحیح کردند که به بهبود دقت گیت‌ها کمک می‌کند.
شرح کامل خبر:
پژوهشگران MIT در یک پیشرفت مهم، با استفاده از کیوبیت ابررسانایی به نام فلاکسونیوم، به رکورد جدیدی در فیدلیتی تک‌کیوبیت معادل ۹۹٫۹۹۸٪ دست یافته‌اند. این دستاورد جهشی قابل‌توجه در عملکرد کیوبیت‌هاست و زمینه را برای تحقق کامپیوترهای کوانتومی عملی و مقاوم در برابر خطا فراهم می‌کند.
فیدلیتی کیوبیت و چالش‌های آن
فیدلیتی معیاری برای سنجش صحت عملکرد یک کیوبیت در انجام عملیات مورد نظر است. نرخ فیدلیتی بالا برای محاسبات کوانتومی قابل‌اعتماد ضروری است، زیرا خطاها می‌توانند به‌سرعت تجمع یافته و محاسبات را مختل کنند. دو منبع اصلی خطا در عملیات کیوبیت عبارت‌اند از:
1. ناهمدوسی (decoherence): این پدیده به از دست رفتن اطلاعات کوانتومی به دلیل تعامل با محیط اطراف اشاره دارد. به‌ویژه درکیوبیت‌های ابررسانا، مانند فلاکسونیوم، ناهمدوسی مانعی جدی برای دستیابی به عملیات با دقت بالا محسوب می‌شود.
2. خطاهای ضدچرخشی (Counter-Rotating Errors): هنگامی که کیوبیت‌ها با استفاده از امواج الکترومغناطیسی، با سرعت‌های بالا دستکاری می‌شوند، تعاملات ناخواسته‌ای به نام اثرات ضدچرخشی رخ می‌دهد. این اثرات خطاهایی را ایجاد می‌کنند که عملکرد گیت‌های کوانتومی را کاهش می‌دهند.
تکنیک‌های کنترلی نوآورانه
برای غلبه بر این چالش‌ها، تیم تحقیقاتی MIT دو روش کنترلی جدید توسعه داده است:
1. درایوهای مایکروویو با قطبش دایره‌ای: پژوهشگران با کنترل دقیق فاز نسبی درایوهای بار و شار اعمال‌شده به کیوبیت، میدان مایکروویو با قطبش دایره‌ای ایجاد کردند. این پیکربندی به‌طور ذاتی در برابر اثرات چرخشی معکوس مقاوم است و در نتیجه خطاهای مرتبط را کاهش می‌دهد.
2. پالس‌های متناسب: تیم تحقیقاتی روشی را معرفی کرد که در آن پالس‌های کنترلی در فواصل زمانی خاصی که با فرکانس ذاتی کیوبیت متناسب هستند، اعمال می‌شوند. با همگام‌سازی زمان‌بندی این پالس‌ها با نوسانات طبیعی کیوبیت، خطاهای ضدچرخشی از یک پالس به پالس بعدی سازگار می‌شوند. این سازگاری امکان تصحیح مؤثر این خطاها را فراهم می‌کند و به‌طور قابل‌توجهی دقت گیت‌ها را افزایش می‌دهد.
نقش فلاکسونیوم
فلاکسونیوم نوعی کیوبیت ابررسانا است که از یک خازن، یک پیوند جوزفسون و یک ابرالقاگر بزرگ تشکیل شده است. افزودن ابرالقاگر به‌منظور محافظت از کیوبیت در برابر نویز محیطی طراحی شده است و در نتیجه ویژگی‌های همدوسی آن را بهبود می‌بخشد. با وجود همدوسی بالاتر، فلاکسونیوم معمولاً در فرکانس‌های پایین‌تری عمل می‌کند که با زمان‌های طولانی‌تر گیت و افزایش حساسیت به خطاهای چرخشی معکوس مرتبط است. تکنیک‌های کنترلی توسعه‌یافته توسط تیم MIT به‌طور مؤثری این مسائل را کاهش می‌دهند و امکان عملیات سریع و با دقت بالا را با کیوبیت‌های فلاکسونیوم فراهم می‌کنند.
پیامدها برای محاسبات کوانتومی
دستیابی به دقت تک‌کیوبیتی ۹۹٫۹۹۸٪ گامی مهم در مسیر دستیابی به کامپیوترهای کوانتومی مقیاس‌پذیر است. عملیات کیوبیت با دقت بالا برای پیاده‌سازی پروتکل‌های تصحیح خطای کوانتومی ضروری است که برای محافظت از اطلاعات کوانتومی در برابر خطاهای اجتناب‌ناپذیر لازم هستند. روش‌های توسعه‌یافته توسط پژوهشگران MIT نه‌تنها عملکرد کیوبیت‌های تکی را بهبود می‌بخشند، بلکه منابع مورد نیاز برای تصحیح خطا را کاهش می‌دهند و در نتیجه محاسبات کوانتومی را کارآمدتر می‌کنند. علاوه بر این، این تکنیک‌ها مستقل از پلتفرم هستند و می‌توانند به انواع دیگر کیوبیت‌ها و معماری‌های محاسبات کوانتومی تطبیق داده شوند. این انعطاف‌پذیری اهمیت آن‌ها را افزایش می‌دهد، زیرا راهی برای کنترل با دقت بالا در سیستم‌های کوانتومی مختلف ارائه می‌دهند.
دیدگاه خود را درباره این خبر با ما به اشتراک بگذارید.
