Высококачественные ворота соединяют удаленные сверхпроводящие квантовые процессоры

Квантовые компьютеры обладают потенциалом решения некоторых задач оптимизации и обработки данных, которые не могут быть решены классическими компьютерами. Многие из наиболее многообещающих квантовых вычислительных платформ, разработанных до сих пор, основаны на сверхпроводящих кубитах, крошечных схемах, основанных на сверхпроводящих материалах.

Несмотря на их хорошие результаты, большинство сверхпроводящих квантовых процессоров по -прежнему демонстрируют значительные ограничения, которые предотвращают их масштабирование и развертывание. К ним относятся частотная скопление (то есть помехи между несколькими кубитами с перекрывающимися резонансными частотами) и трудностями, связанными с контролем или измерением нескольких кубитов.

Чтобы преодолеть эти ограничения, некоторые физики и инженеры изучают возможность реализации распределенных квантовых вычислений, что влечет за собой соединение между несколькими небольшими процессорами, которые действуют как одна более крупная система. Это потребовало бы установления так называемых ворот-запутанных, инструкций, которые одновременно действуют на двух или более кубитах и связывают их с помощью квантового механического эффекта, известного как запутанность.

Исследователи в Пекинской академии квантовых информационных наук и Китайской академии наук недавно представили новый подход для создания ворот с высокой точки зрения между двумя отдаленными сверхпроводящими кванторами. В недавней статье, опубликовано в Письма о физическом обзореОни сообщили о реализации ворот с высокой точки зрения между двумя процессорами, которые были на расстоянии 30 см друг от друга.

«Эта работа возникла из-за вопроса, поставленного доктором Фэй Яном (одним из соавторов) в прошлом году»,-сказал Phys.org, соавтор газеты », соавтор статьи Вэнь-Ганг Чжан. «Он спросил:« Можем ли мы реализовать двухбит-затраты между двумя удаленными квантовыми чипами? »

«Как отмечалось в статье, были продемонстрированы дистанционные соединения между квантовыми чипами ранее. Однако эти реализации неизменно основывались на передаче квантового состояния (QST), процессу, по своей природе, не подходящим для квантовых вычислений на основе схемы. Другими словами, QST не может напрямую включить Universal Cnathum вычисления».

Основной целью недавнего исследования команды было преодоление ограничений подходов на основе QST для реализации разбивающихся ворот между удаленными квантовыми чипами. Примечательно, что исследователи смогли реализовать два широко используемых ворота с двумя кубитами, известные как CNOT и CZ.

«Мы поняли, что ворота с двумя кубитами (Perfect Antangler) с использованием эффекта перекрестного резонанса»,-объяснил Чжан. “Эффект широко используется для реализации ворот запутывания между Сверхпроводящие кубиты которые находятся поблизости на том же чипе. В этих работах кубиты связаны с конденсаторами между ними. Наша идея состоит в том, что линейный гармонический генератор также может быть использован, чтобы соединить два кубита, а длинный микроволновый кабель можно рассматривать как микроволновую полость ».

В рамках своего исследования исследователи исследовали возможность использования микроволнового кабеля для пары удаленных кубитов. Впоследствии они использовали эффект, известный как «перекрестный эффект», чтобы реализовать свои желаемые запутанные ворота.

«Эта работа демонстрирует первые прямые ворота с двумя кубитами между различными квантовыми чипами с такой высокой точностью»,-сказал Чжан. «Примечательно, что протокол удивительно прост в реализации, не требуя дополнительных кубитов или линий управления. Мы считаем, что это станет важным строительным блоком для распределенных квантовых вычислений».

Эта недавняя работа Чжана и его коллег может вскоре открыть новые захватывающие возможности для реализации универсальной и распределенной квантовой обработки информации. В будущем методы, используемые в рамках этого исследования, также могут быть использованы для пары кубитов в том же квантовом чипе, что может также позволить реализацию квантовых кодов исправления ошибок LDPC (то есть коды, предназначенные для обнаружения и правильных ошибок, допущенных квантовыми компьютерами).

«До сих пор мы осознали простую демонстрацию двухбитовых разбивающихся ворот между двумя удаленными чипами»,-добавил Чжан. «В будущем мы планируем изготовить некоторые более крупные чипы, которые содержат ~ 100 кубитов и запутывают их вместе, чтобы наконец достичь цели распределенных квантовых вычислений. Кроме того, микроволновый кабель подключен к проволоке на чипПолем Мы хотим сделать его подключаемым и поиграть, чтобы мы могли заменить один из чипов, не отключая всю систему с холодильника разбавления ».

© 2025 Science X Network