211service.com
Googles forskare gör Quantum Computing-komponenter mer tillförlitliga
En lösning på ett av de viktigaste problemen som håller tillbaka utvecklingen av kvantdatorer har demonstrerats av forskare vid Google och University of California, Santa Barbara. Många fler problem återstår att lösa, men experter på området säger att det är ett viktigt steg mot en fullt fungerande kvantdator. En sådan maskin skulle kunna utföra beräkningar som skulle ta en konventionell dator miljontals år att slutföra.
Forskare från Google och University of California, Santa Barbara, använde detta chip för att demonstrera en avgörande metod som behövs för att göra kvantdatorer pålitliga.
Forskarna från Google och UCSB visade att de kunde programmera grupper av qubits - enheter som representerar information med hjälp av bräcklig kvantfysik - för att upptäcka vissa typer av fel och för att förhindra att dessa fel förstör en beräkning. Det nya framsteg kommer från forskare under ledning av John Martinis, en professor vid University of California, Santa Barbara, som förra året gick med Google för att inrätta ett kvantberäkningsforskningslabb (se Google lanserar försök att bygga sin egen kvantdator ). Martinis har nu en gemensam position mellan UCSB och Google, och leder arbetet med supraledande aluminiumchips som arbetar på en bråkdel av en grad över den absoluta nollpunkten. Det mesta av arbetet bakom de nya resultaten, rapporterade idag i journalen Natur , ägde rum innan Martinis gick med i Google.
Google har utforskat kvantdatorer sedan 2009, då de började samarbeta med D-Wave Systems, en startup som säljer vad den kallar den första kommersiella kvantdatorn (se CIA och Jeff Bezos Bet on Quantum Computing ). Microsoft har också ett betydande forskningsprogram för kvantdatorer (se Microsofts kvantmekanik).
För att göra en kvantdator krävs att många qubits kopplas ihop för att kunna arbeta med information tillsammans. Men enheterna är felbenägna eftersom de representerar bitar av data – 0:or och 1:or – med hjälp av känsliga kvantmekaniska effekter som bara kan upptäckas vid superkalla temperaturer och små skalor. Detta gör att qubits kan uppnå superpositionstillstånd som effektivt är både 1 och 0 samtidigt, vilket gör att kvantdatorer kan ta genvägar genom komplexa beräkningar. Det gör dem också sårbara för värme och andra störningar som förvränger eller förstör de kvanttillstånd som används för att koda information och utföra beräkningar.
Mycket kvantberäkningsforskning fokuserar på att försöka få system med qubits att upptäcka och åtgärda fel. Martinis grupp har visat en del av ett av de mest lovande systemen för att göra detta, ett tillvägagångssätt som kallas ytkoder. Forskarna programmerade ett chip med nio qubits så att de övervakade varandra för fel som kallas bitflip, där miljöbrus får en 1 att vända till en 0 eller vice versa. Qubits kunde inte korrigera bitflip, men de kunde vidta åtgärder för att säkerställa att de inte kontaminerade senare steg i en operation.
Mer arbete måste göras innan vi kan säga att alla element som krävs för feltoleranta kvantberäkningar är på plats, men jag tycker att det här arbetet visar att vi är nära, säger Daniel Gottesman, som arbetar med kvantfelskorrigering på Perimeterinstitutet i Waterloo, Ontario.
De element som fortfarande krävs är dock inte triviala. Bitflippen som Martinis och kollegor tog sig an kan åtgärdas med hjälp av klassiska algoritmer som fungerar på en konventionell dator. En svårare typ av fel, där en kvantegenskap för en qubit som kallas fas förändras av omgivningsbrus, kan bara hanteras med mer komplexa algoritmer som utnyttjar kvanteffekter. Austin Fowler, en kvantelektronikingenjör på Google, säger att gruppen nu arbetar med det och med att demonstrera felkontroll på mer än nio qubits.
Ändå gör de senaste resultaten från Martinis och andra Gottesman optimistisk att hela uppsättningen av felkorrigeringstekniker är inom räckhåll. Jag tror att det finns en god chans att vi får se en sådan demonstration av någon, möjligen Martinisgruppen, inom de närmaste åren, säger han.