محققان MIT معماری جدیدی را برای کیوبیت های ابررسانا نشان داده اند که می تواند عملیات بین کیوبیت ها را با دقت بی سابقه ای انجام دهد. این معماری از نوعی کیوبیت ابررسانا به نام فلاکسونیوم استفاده می‌کند که در مقایسه با کیوبیت‌های ترانسمون سنتی که معمولاً در رایانه‌های کوانتومی استفاده می‌شوند، طول عمر بیشتری دارد. این تیم مداری به نام فلوکسونیوم-ترانسمون-فلاکسونیوم (FTF) توسعه دادند که جفت شدن قوی بین دو کیوبیت فلوکسونیوم را امکان پذیر می کند و در عین حال تعاملات ناخواسته پس زمینه را به حداقل می رساند.
با اجرای معماری FTF، محققان به دقت گیت های قابل توجهی دست یافتند. گیت های دو کیوبیتی به دقت بیش از 99.9 درصد رسیدند، در حالی که گیت های تک کیوبیتی به دقت 99.99 درصد رسیدند. این دقت‌های گیت بالا برای تصحیح خطا در محاسبات کوانتومی بسیار مهم هستند، زیرا خطاهای کوانتومی به صورت تصاعدی جمع می‌شوند و در صورت به حداقل رساندن نمی‌توانند محاسبات را مختل کنند. زمان انسجام طولانی‌تر کیوبیت‌های فلوکسونیوم، همراه با توانایی معماری FTF برای سرکوب تعاملات ناخواسته، به محققان این امکان را داد که از آستانه دقت لازم برای اجرای کدهای تصحیح خطا فراتر روند.
این پیشرفت امکان ساخت کامپیوترهای کوانتومی در مقیاس بزرگ با کیوبیت ها و گیت های قوی را باز می کند. کار این تیم نه تنها عملکرد برتر کیوبیت‌های فلاکسونیوم را نشان داد، بلکه مزایای معماری FTF را برای مقیاس‌بندی تا سیستم‌های چند کیوبیتی نیز نشان داد. این معماری انعطاف‌پذیری در انتخاب پارامتر ارائه می‌دهد و به پتانسیل آن برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی مقاوم در برابر خطا کمک می‌کند.
محققان یک استارتاپ محاسباتی کوانتومی به نام Atlantic Quantum را با هدف استفاده از مزایای کیوبیت‌های فلوکسونیوم برای کاربردهای تجاری و صنعتی تأسیس کردند. در حالی که یک کامپیوتر کوانتومی قابل استفاده برای استفاده عملی هنوز حدود یک دهه باقی مانده است، این تحقیق نشان دهنده یک گام مهم به جلو است. این یافته ها توجه جامعه محاسبات کوانتومی را به خود جلب کرده است و کارشناسان بر ماهیت پیشگامانه این تحقیق و پتانسیل آن برای هموار کردن راه برای فناوری های جایگزین کیوبیت تاکید می کنند.
معماری FTF مسیر امیدوار کننده ای را برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی مفید و مقاوم در برابر خطا فراهم می کند. فاز بعدی این تحقیق بر نشان دادن مزایای معماری FTF در سیستم‌هایی با بیش از دو کیوبیت متصل متمرکز خواهد بود و محققان را به تحقق قابلیت‌های محاسبات کوانتومی در مقیاس بزرگ نزدیک‌تر می‌کند.
منبع
More information: Leon Ding et al, High-Fidelity, Frequency-Flexible Two-Qubit Fluxonium Gates with a Transmon Coupler, Physical Review X (2023). DOI: 10.1103/PhysRevX.13.031035
Journal information: Physical Review X
