NatPhys: Поиск ошибок в процессоре поможет создать надежный квантовый компьютер

Чтобы достичь выдающихся результатов, квантовые компьютеры должны показать высокую точность запутывания между кубитами.

Учёные выяснили, что квантовые системы, созданные на основе твёрдых материалов, часто ошибаются в своей работе. Это может помешать кубитам слаженно работать и снизит производительность компьютера.

Исследователи из австралийской компании Diraq и Университета Нового Южного Уэльса решили изучить ошибки, которые возникают в процессоре, состоящем из двухкубитных затворов в кремниевых квантовых точках.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Physics, дают новое представление о возможностях и проблемах, связанных с расширением масштаба кремниевых спиновых кубитов.

Соавторы работы Эндрю Дзурак и Туомо Тантту напомнили, что кремниевый чип играет ключевую роль в цифровизации нашей повседневной жизни. Без него не было бы ни наших любимых смартфонов, ни компьютеров, которые помогают нам учиться и работать.

Чип также позволяет управлять системами, предоставляющими доступ к информации и обмен данными. Это делает нашу жизнь удобнее, а экономику — эффективнее.

Благодаря столь широкому применению чипа выросла целая индустрия по производству комплементарных металлооксидных полупроводников (CMOS).

Инженеры и квантовые физики объединяют усилия, чтобы создать квантовый компьютер на основе кремния. Почему именно кремний? Всё дело в том, что производство транзисторов на его основе уже хорошо изучено и контролируется.

Diraq — компания, которая стоит во главе такого проекта. Её генеральный директор и основатель, Дзурак, рассказывает о важности современных производственных процессов для создания первого в мире отказоустойчивого квантового компьютера. Идея заключается в разработке и использовании спиновых кубитов из кремния, которые будут совместимы с литейным производством CMOS. Это откроет новые горизонты в области квантовых вычислений.

В последнее время Дзурак, Тантту и их коллеги из Diraq особенно активно изучают передовые методы кодирования кубитов в спиновых носителях, созданных на основе полупроводников. Эти носители можно производить в большом количестве и интегрировать в различные системы. Это открывает новые возможности для развития квантовых технологий и может привести к созданию более мощных и эффективных устройств.

Чтобы проводить квантовые вычисления, нужны кубиты — их нужно когерентно контролировать и соединять друг с другом.

Цель Дзурака — понять, можно ли обеспечить высокоточные (выше 99%) переключения между кубитами на той же кремниевой платформе, которая используется для кремниевых транзисторов. В процессе исследования учёные также хотят выяснить, какие источники шума ухудшают точность запутывающих ворот.

Если получится разобраться в этом вопросе, то можно будет создать более надёжные квантовые компьютеры из широкодоступных материалов.

Учёные применили три диагностических метода, чтобы изучить квантовые состояния и логические затворы в спин-кубитовом устройстве на основе кремния. Это поможет лучше понять принципы работы квантовых компьютеров и усовершенствовать их.

Чтобы провести исследование в области контроля и измерения устойчивой производительности, мы выбрали три надёжных метода. Это Interleaved Randomized Benchmarking (IRB), Gate Set Tomography (GST) и Fast Bayesian Tomography (FBT).

Исследователи применили различные методы диагностики, которые запустили определённые логические процессы в квантовом процессоре. Это позволило им собрать информацию о принципах работы процессора и выявить возможные ошибки.

Подобные инструменты диагностики необходимы для создания надёжных квантовых устройств. Они помогают улучшить качество логических операций, также известных как квантовые логические ворота, — говорит Тантту.

Оба метода томографии позволили получить подробную картину шумовых каналов. Традиционный метод IRB даёт только один показатель верности без дополнительной информации.

Дзурак, Тантту и коллеги предложили перспективный метод извлечения информации из данных, соединённых с помощью IRB. Они повторно проанализировали эти данные, запустив FBT-анализ.

Исследовательская группа провела испытания, которые позволили сделать два важных вывода:

  • достигнута высокая операционная верность (больше 99%) для запутывающих ворот в платформе;
  • определены источники шума в запутывающих затворах. Это поможет улучшить точность работы ворот.

Мы можем использовать технологию кремниевых транзисторов для создания квантовых компьютеров, — говорит Дзурак.

Команда Diraq работает над улучшением и тестированием спин-кубитового процессора. Они хотят повторить эксперимент не только в лаборатории, но и с использованием спиновых процессоров, созданных на заводе.

Дзурак также отметил, что полезно изучить возможность использования понимания основных ошибок для улучшения точности работы с помощью улучшенных материалов или методов управления.

Поскольку наши операционные характеристики близки к другим твердотельным платформам, мы ожидаем дальнейшего прогресса, например, увеличения количества кубитов в одном чипе.

15.10.2024


Подписаться в Telegram



Net&IT

«Смута» заговорит по-новому: финальное обновление и свежие треки
«Смута» заговорит по-новому: финальное обновление и свежие треки

Сайберия Нова выпускает финальное обновление д...

Удаленка навсегда: как бизнес адаптируется к новым реалиям
Удаленка навсегда: как бизнес адаптируется к новым реалиям

Тренд на цифровизацию и удаленную ра...

Ритейл на скорости: почему серверы стали must-have для крупных сетей
Ритейл на скорости: почему серверы стали must-have для крупных сетей

Международный облачный провайдер и систем...

Облака над Средней Азией: как регион становится IT-гигантом
Облака над Средней Азией: как регион становится IT-гигантом

Средняя Азия активно развивает IT-сферу и ...

ИИ знает, кем ты станешь: как соцсети помогают выбрать профессию
ИИ знает, кем ты станешь: как соцсети помогают выбрать профессию

Ученые из Санкт-Петербургского государств...

Риски квантовой эры: как защитить интернет от новых угроз
Риски квантовой эры: как защитить интернет от новых угроз

Квантовые вычисления больше не являются д...

Представлены новейшие разработки в области квантовых вычислений
Представлены новейшие разработки в области квантовых вычислений

Квантовые вычисления находятся в авангард...

TheInnovator: Роботы с искусственным интеллектом изменят рынок труда
TheInnovator: Роботы с искусственным интеллектом изменят рынок труда

Если компании и ИИ-стартапы, стремящиеся ...

В КАИ оснащают беспилотники компьютерным зрением
В КАИ оснащают беспилотники компьютерным зрением

Ученые университета разработали специальные пр...

Разработан реалистичный тест для оценки навыков клинического общения ИИ
Разработан реалистичный тест для оценки навыков клинического общения ИИ

Инструменты искусственного интеллекта, такие к...

Сети Wi-Fi-избавили от лишней «информационной нагрузки»
Сети Wi-Fi-избавили от лишней «информационной нагрузки»

Ученые придумали, как сделать информацию ...

Nature Human Behaviour: Заблуждение ИИ усиливает наши собственные заблуждения
Nature Human Behaviour: Заблуждение ИИ усиливает наши собственные заблуждения

Системы искусственного интеллекта склонны пере...

Новую модель для графической нейросети сделают доступной для смартфонов
Новую модель для графической нейросети сделают доступной для смартфонов

Среди множества моделей искусственного интелле...

В ННГУ научились восстанавливать функции биологических нейросетей
В ННГУ научились восстанавливать функции биологических нейросетей

Новую технологию, которая работает подобно кле...

Scientific Reports: Разработано подвижное навигационное устройство для незрячих
Scientific Reports: Разработано подвижное навигационное устройство для незрячих

Новаторская навигационная технология, использу...

Nature Communications: Аналоговые машины тоже могут обучаться
Nature Communications: Аналоговые машины тоже могут обучаться

Все думают, что машинное обучение &m...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Математика против вирусов: как ученые СПбГУ научились предсказывать эпидемии
Математика против вирусов: как ученые СПбГУ научились предсказывать эпидемии
Т-клетки и В-клетки: новые герои в борьбе с раком
Т-клетки и В-клетки: новые герои в борьбе с раком
Почему одни помнят сны, а другие нет? Ученые нашли ответ
Почему одни помнят сны, а другие нет? Ученые нашли ответ
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении
От мигрени до Альцгеймера: что значат гормоны для мозга
От мигрени до Альцгеймера: что значат гормоны для мозга
Тайны диатомовых водорослей: что происходит, когда вода становится соленой
Тайны диатомовых водорослей: что происходит, когда вода становится соленой
Nature Genetics: Тайны ДНК помогут понять, что на самом деле вызывает рак
Nature Genetics: Тайны ДНК помогут понять, что на самом деле вызывает рак
Мозг и микросхемы: нижегородские ученые учат электронику бороться с эпилепсией
Мозг и микросхемы: нижегородские ученые учат электронику бороться с эпилепсией
Электричество против воспаления: ученые упростили лечение мочекаменной болезни
Электричество против воспаления: ученые упростили лечение мочекаменной болезни
Как понять, что нужно детям: в России создают новый подход к благополучию
Как понять, что нужно детям: в России создают новый подход к благополучию

Новости компаний, релизы

Более 200 нижегородцев посетили научные кинопоказы честь Дня российской науки
Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
На Фестивале «Москва — Точка старта» победили проекты из МИФИ
Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Ученые СПбГУ проанализировали взаимодействие спиртов с подсолнечным маслом для улучшения биодизельного топлива