Исследователи демонстрируют модульный подход к масштабируемым квантовым компьютерам построения

Что общего у детских строительных блоков и квантовых вычислений? Ответ – модульность.

Ученым сложно монолитно построить квантовые компьютеры, то есть как одно крупное устройство. Квантовые вычисления опираются на манипулирование миллионами информационных единиц, называемых кубитами, но эти кубиты трудно собрать. Решение? Поиск модульных способов построения квантовых компьютеров. Как и пластиковые детские кирпичи, которые блокируются, чтобы создать более крупные, сложные структуры, ученые могут создавать более мелкие и более качественные модули и соединить их вместе, чтобы сформировать комплексную систему.

Признавая потенциал этих модульных систем, исследователи из инженерного колледжа Grainger в Университете Иллинойса-Урбана-Шампейн представил улучшенный подход к масштабируемым квантовым вычислениям, демонстрируя жизнеспособную и высокоэффективную модульную архитектуру для сверхпроводящих квантовых процессоров.

Их работа, опубликовано в Природа Электроникарасширяет предыдущие модульные конструкции и прокладывает путь к масштабируемому, устойчивому и реконфигурируемому квантовые вычисления система

Монолитные сверхпроводящие квантовые системы ограничены по размеру и верности, что предсказывает успех ученых в выполнении логических операций. Точность одного означает никаких ошибок. Таким образом, исследователи хотят достичь верности как можно ближе к одной. По сравнению с этими ограниченными монолитными системами модульность обеспечивает масштабируемость системы, обновления оборудования и толерантность к изменчивости, что делает его более привлекательным вариантом для строительных системных сетей.

“Мы создали удобный для инженерии способ достижения модульности с Сверхпроводящие кубиты– сказал Вольфганг Пфафф, доцент физики и старший автор бумаги.

«Могу ли я создать систему, которую я могу собрать вместе, позволив мне манипулировать двумя кубитами совместно, чтобы создать запутанность или операции между ними? Можем ли мы сделать это при очень высоком качестве? И можем ли мы также получить это так, чтобы мы могли разобраться в этом и собрать это вместе?

Построив систему, в которой два устройства связаны со сверхпроводящими коаксиальными кабелями для связи кубитов в модулях, команда PFAFF продемонстрировала ~ 99% подсасывания ворот, что составляет менее 1%. Их способность подключать и перенастроить отдельные устройства с помощью кабеля при сохранении высокого качества обеспечивает новое понимание области проектирования протоколов связи.

«Поиск подхода, который работает, потребовалось некоторое время для нашей области», – сказал Пфафф. «Многие группы выяснили, что мы действительно хотим, чтобы возможность сшивать большие и большие вещи вместе через кабели, и в то же время достигают цифр, которые достаточно хороши, чтобы оправдать масштабирование. Проблема заключалась в том, чтобы найти правильную комбинацию инструментов».

Двигаясь вперед, инженеры Grainger повернут свое внимание на масштабируемости, пытаясь соединить более двух устройств вместе, сохраняя способность проверять ошибки.

«У нас хорошая производительность», – сказал Пфафф. «Теперь нам нужно проверить это и сказать, действительно ли это в будущем? Действительно ли это имеет смысл?»