Ερευνητές του RIKEN Center for Emergent Matter Science πέτυχαν σημαντική πρόοδο στην ανάπτυξη κλιμακώσιμων κβαντικών υπολογιστών, επιτυγχάνοντας υψηλή πιστότητα ελέγχου σε πολλαπλλά qubit πυριτίου που λειτουργούν παράλληλα. Η νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Physics, αντιμετωπίζει ένα από τα βασικότερα εμπόδια της τεχνολογίας, την απώλεια ακρίβειας κατά την ταυτόχρονη διαχείριση πολλών qubits.
Η υπέρβαση των σφαλμάτων ελέγχου
Τα qubit πυριτίου βασίζονται στην κωδικοποίηση πληροφορίας στο σπιν ηλεκτρονίων παγιδευμένων σε υπόστρωμα πυριτίου, προσφέροντας το πλεονέκτημα της συμβατότητας με τις υφιστάμενες μεθόδους κατασκευής ημιαγωγών. Ωστόσο, η εφαρμογή σημάτων μικροκυμάτων για τον έλεγχο πολλαπλών qubits ταυτόχρονα προκαλεί σφάλματα λόγω ενός φαινομένου γνωστού ως μετατόπιση AC Stark, το οποίο αλλοιώνει τα ενεργειακά επίπεδα και την ακρίβεια των πράξεων.
Για να το ξεπεράσουν αυτό, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια διάταξη πέντε qubits ελεγχόμενων από μια κοινή γραμμή μικροκυμάτων και ανέπτυξαν ένα πρωτόκολλο διόρθωσης βασισμένο σε βαθμονόμηση ζευγών. Αντί να απαιτείται ξεχωριστή ρύθμιση για κάθε πιθανό συνδυασμό, η μέθοδος αυτή αντισταθμίζει τις ανεπιθύμητες αλλαγές φάσης με εξαιρετική ακρίβεια.
Εντυπωσιακά αποτελέσματα πιστότητας
Με τη χρήση της νέας τεχνικής, η ομάδα πέτυχε πιστότητα πύλης άνω του 99,99% όταν τρία qubits λειτουργούσαν ταυτόχρονα, ενώ κατά την παράλληλη λειτουργία και των πέντε μονάδων η πιστότητα παρέμεινε κοντά στο 99,9%. Η εξέλιξη αυτή αποδεικνύει ότι η κοινή γραμμή ελέγχου μπορεί να αποτελέσει μια βιώσιμη λύση για την κλιμάκωση των κβαντικών επεξεργαστών πυριτίου προς μελλοντικά ανθεκτικά στα σφάλματα συστήματα.