Один вимір знижує помилки надпровідних кубітів більш ніж удвічі
Дослідники з Регенсбурзького університету показали, що одне додаткове вимірювання перед серією квантових операцій зменшує середню частоту помилок надпровідного кубіта з 0,14% до 0,065%.
Дослідники з Університету Регенсбурга та їхні міжнародні партнери знайшли спосіб суттєво зменшити помилки в квантових бітах. В експерименті, описаному у Phys.org, дослідники показали, що одне додаткове вимірювання перед серією квантових операцій знижує середню частоту помилок більш ніж удвічі: з приблизно 0,14% до 0,065%. Це відповідає скороченню приблизно на 54%.
Кубіт, з яким працювали науковці, був крихітним надпровідним електричним колом на чипі, керованим мікрохвильовими сигналами. Його резонансна частота могла неконтрольовано перемикатися між двома відомими значеннями через взаємодію з мікроскопічними дефектами в матеріалі. Коли частота змінюється, сигнали керування стають менш точними, і ймовірність помилок зростає. Це схоже на музичний інструмент, який трохи розладнався: ті самі рухи більше не дають точно тих нот, які очікували.
Новий метод використовує зворотний зв'язок у реальному часі. Спочатку кубіт готують у певному квантовому стані й дають йому змогу еволюціонувати впродовж короткого часу. Характер цієї еволюції залежить від того, яка з двох частот активна. Фінальне вимірювання дає інформацію, достатню, щоб розрізнити ці два варіанти, і результат одразу використовують для коригування наступних сигналів керування. Експерименти проводили в Ізраїльському центрі квантових обчислень на надпровідному квантовому колі, а дані обробляли миттєво.
Порівняння роботи кубіта зі зворотним зв'язком і без нього показало, що без коригування якість квантових операцій помітно коливалася з часом. З увімкненим зворотним зв'язком кубіт працював стабільно й з високою точністю. У порівнянні з найбільшою помилкою, зафіксованою без зворотного зв'язку, зниження сягало 77%.
Професор Фердинанд Кюммет, який очолював дослідження, визнає, що на перший погляд це може здатися лише підтвердженням концепції без практичної цінності. «Я переконаний, що в еру масштабування квантових обчислень, яка настає, наші методи стануть дуже цінними й відчутно вплинуть на реальну обчислювальну потужність квантових комп'ютерів», каже він. За словами науковця, його група вже розробила методи для автоматичного й ефективного виявлення невідомих частот кубітів. Результати роботи опубліковані в Applied Physics Reviews.
Джерела
- Phys.org: A single measurement makes quantum bits more reliable
Фото: TheDigitalArtist, Pixabay (Pixabay Content License)