خلاصه خبر:
محققان Quantum Circuits و Yale Quantum Institute یک کیوبیت جدید به نام کیوبیت دو ریلی (DRQ) ساخته اند که تشخیص و تصحیح خطا را در محاسبات کوانتومی افزایش می دهد. مطالعه آنها توانایی DRQ را برای دستیابی به فیدلیتی 99.99 درصد نشان می دهد که به طور قابل توجهی نسبت به کیوبیت های ابررسانای سنتی بهبود می یابد. خطاهای فاز در DRQ سی برابر کمتر از کیوبیت‌های استاندارد رخ می‌دهد و ثبات و همدوسی را افزایش می‌دهد. این نوآوری منابع مورد نیاز برای تصحیح خطا را کاهش می‌دهد و به طور بالقوه رایانه‌های کوانتومی مقیاس‌پذیر و قابل اعتماد را ارتقا می‌دهد. چالش ها شامل ادغام DRQ در سیستم های کوانتومی بزرگتر و به حداقل رساندن "مثبت های کاذب" در تشخیص خطا است، جایی که سیستم اشتباهاً خطاها را شناسایی می کند. هدف توسعه بیشتر، بهینه سازی عملکرد و هموار کردن راه برای برنامه های کاربردی محاسبات کوانتومی است.
توضیحات تکمیلی:
محققان از Quantum Circuits Inc و موسسه Yale Quantum در دانشگاه ییل یک کیوبیت جدید به نام کیوبیت دو ریلی یا همان dual-rail qubit (DRQ) ایجاد کرده‌اند که تشخیص و تصحیح خطا را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. یافته های آنها که در Nature Physics منتشر شده است، یک پیشرفت بالقوه برای محاسبات کوانتومی مقیاس پذیر و قابل اعتماد است.
DRQ از رمزگذاری دو ریلی بهره می‌برد، مفهومی که نویز فیزیکی را به حداقل می‌رساند و سطوح کنترل بالایی را حفظ می‌کند و اجازه می‌دهد که مقدار کمی اطلاعات کوانتومی به‌عنوان یک فوتون منفرد که بین دو تشدیدگر به اشتراک گذاشته می‌شود، رمزگذاری شود. این طراحی کیوبیت را قادر می سازد تا خطاهای غالب را بدون پیچیدگی استفاده از کیوبیت های اضافی تشخیص دهد.
این تیم تاکید می‌کند که DRQ به فیدلیتی آماده‌سازی و اندازه‌گیری حالت (SPAM) در 99.99 درصد می‌رسد که بهبودی دو مرتبه نسبت به کیوبیت‌های ابررسانای سنتی است. علاوه بر این، خطاهای فاز در DRQ سی برابر کندتر از کیوبیت‌های ابررسانا معمولی رخ می‌دهد و ثبات و زمان همدوسی را افزایش می‌دهد. خطاهای Bit-flip نیز به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و تقریباً هر دهم ثانیه یک بار رخ می دهد.
این پیشرفت ها حاکی از آن است که DRQ می تواند حالت کوانتومی خود را برای مدت طولانی تری حفظ کند و در نتیجه محاسبات کوانتومی دقیق تری انجام شود. قابلیت‌های تشخیص خطا DRQ منابع مورد نیاز برای تصحیح خطای عملی را کاهش می‌دهد و الزامات عملکرد را دست‌یافتنی‌تر می‌کند و راه را برای کامپیوترهای کوانتومی مقاوم به خطا هموار می‌کند.
با این حال، چالش ها در ادغام DRQ در سیستم های کوانتومی بزرگتر و به حداقل رساندن مثبت های کاذب (false positives) در تشخیص خطا باقی می ماند. برای استفاده کامل از DRQ در کاربردهای عملی، از جمله پیشرفت در الکترونیک کنترل و کدهای تصحیح خطا، اصلاحات بیشتری لازم است.
تیم تحقیقاتی نسبت به پتانسیل DRQ برای سرعت بخشیدن به توسعه محاسبات کوانتومی مقاوم به خطا خوشبین است. آنها قصد دارند به کاوش در راه‌هایی برای تقویت الگوریتم‌های کوانتومی کوتاه‌مدت از طریق مدیریت خطا و کنترل آنی پیشرفته ادامه دهند و هدفشان ساخت رایانه‌های کوانتومی قابل اعتمادتر و مقیاس‌پذیرتر است.
منبع
A superconducting dual-rail cavity qubit with erasure-detected logical measurements
