How physicists reveal the inner workings of quantum computers

Истраживачи Сандиа Натионал Лабораториес Андрев Бацзевски, лево, и Ериц Ниелсен користе мрежну томографију за анализу проблема са квантним процесорима. кредит: Ребецца Густаф, Сандиа Натионал Лабораториес
Тачна дијагностика развијена у Сандиа Натионал Лабораториес Министарства енергетике постаје златни стандард за откривање и описивање проблема унутар хардвера квантног рачунарства.

Два чланка објављена данас у научном часопису Натуре описују како су различити истраживачки тимови, укључујући истраживаче Сандије, користили Сандиа технику која се зове томографија са постављеном капијом за развој и валидацију високо поузданог квантног процесора. Сандиа развија мрежну томографију од 2012. у оквиру Програма за напредна научна рачунарска истраживања уз финансирање Канцеларије за науку ДОЕ.

Научници Сандиа сарађивали су са аустралијским истраживачима са Универзитета Новог Јужног Велса у Сиднеју, на челу са професором Андреом Морелом, како би објавили данас објављен рад. Заједно су користили ГСТ да покажу да се софистицираним системом од три кубита који се састоји од два атомска језгра и једног електрона у силицијумском чипу може поуздано манипулисати са преко 99% прецизности.

У другом чланку Натуре објављеном данас, група коју је предводио професор Лиевен Вандерсиппен са Технолошког универзитета Делфт у Холандији користила је томографију са сетом капије, имплементирану помоћу софтвера Сандиа, како би постигла прекретницу од преко 99% тачности. Да демонстрирамо, али са другачијим приступом, контролисањем електрона заробљених унутар квантних тачака уместо изолованих атомских језгара.

„Желимо да истраживачи свуда знају да имају моћан, најсавременији алат који ће им помоћи да остваре своје пробоје“, рекао је научник из Сандије Робин Блум-Кохоут.

Многи будући квантни процесори, или квантни битови, могли би омогућити корисницима који раде у националној безбедности, науци и индустрији да обављају одређене задатке брже од традиционалних рачунара. Али рупе у контроли постојећег система доводе до погрешне процене. Квантни рачунар може да исправи неке грешке, али што више грешака мора да поправи, рачунар постаје већи и скупљи.

Зато су научницима потребни дијагностички алати да израчунају колико прецизно могу да контролишу појединачне атоме и електроне који чувају кубите и да науче како да исправљају грешке уместо њих. Како зауставити Ово повећава поузданост њихових система уз истовремено смањење трошкова.

Гејтсет томографија је Сандијина водећа технологија за мерење перформанси кубита и квантних логичких операција, такође познатих као “капије”. Комбинује резултате неколико врста мерења да би се произвео детаљан извештај који описује сваку грешку која се јавља у кубитима. Експериментални научници попут Морела могу да користе клиничке резултате да предвиде шта треба да поправе.

„Лабораторија за квантне перформансе у Сандиа Натионал Лабс, коју води Робин Блоом-Кохоут, развила је најтачнију методу за идентификацију природе грешака које се могу појавити у квантном рачунару“, рекао је Морело.

Гетсет Томограпхи такође открива неочекивану грешку

Сандиа тим одржава бесплатан ГСТ софтвер отвореног кода који се зове пиГСТи (изговара се као “свињак”, што значи имплементација Питхон Гате Сет Томограпхи). Јавно доступан на хттп://ввв.пигсти.инфо, користиле су га обе истраживачке групе за објављивање данас у часопису Натуре.

Док је тим Делфта користио пиГСТи софтвер без помоћи Сандиа тима, сарадња УНСВ-Сандиа користила је нови прилагођени облик затворене томографије који су развили истраживачи Сандиа. Нове технике су омогућиле тиму да изађе из вероватнијих начина грешке и фокусира се на неколико кључних механизама за грешке.

Али када је Сандијин тим проучавао ГСТ анализу експерименталних података УНСВ-а, открио је изненађујућу врсту грешке коју Мореллова група није очекивала. Нуклеарни спин кубити су били у интеракцији када је требало да буду изоловани. У страху да би ова грешка могла да укаже на дефект у кубитима, тим се обратио Андреву Бацзевски из Сандије, стручњаку за физику силицијумских кубита и истраживачу у Куантум Системс Аццелератору, Националном центру за истраживање информатике. Куантум, да помогне у проналажењу његовог извора.

„Одузело ми је доста слободног времена“, рекао је Бачевски. „Изашао бих у шетњу у суботу ујутру и нешто би ми из ведра неба пало у главу и отишао бих кући да рачунам сат времена.

На крају, Бачевски и остатак тима су пронашли грешку у генератору сигнала који је пуштао микроталасне пећнице у систем. Ово се може лако исправити у будућим експериментима, сада када је узрок познат.

„Заиста је било драго видети потврду да је ГСТ такође ухватио грешке које нико није очекивао“, рекла је Блум-Кохоут.

Морело је рекао: „Сарадња са Сандиа Натионал Лабораториес довела је до развоја квантних операција високе верности у силицијуму.

Leave a Comment