Sidney’deki New South Wales Üniversitesi (UNSW) ile bir araştırma ekibi spin qubit tutarlılık sürelerinde bir atılım gerçekleştirdi (yeni sekmede açılır). Araştırma, ekibin “giydirilmiş” kübitler – sürekli olarak elektromanyetik alanın etkisi altında bulunan ve onları parazitten koruyan kübitler üzerindeki önceki çalışmalarından yararlandı. Ek olarak, araştırmacılar bir yeni tasarlanmış protokol, SMART, (yeni sekmede açılır) Bu, bireysel kübitlerin gerekli hesaplamaları yapmak için güvenli bir şekilde koaksiyellenmesine izin vermek için artan tutarlılık sürelerinden yararlanır.
İyileştirmeler, araştırmacıların iki milisaniyeye kadar olan tutarlılık sürelerini kaydetmelerine izin verdi – geçmişteki benzer kontrol yöntemlerinden yüz kat daha fazla, ancak yine de göz kapaklarınızın yanıp sönmesi için geçen süreden biraz daha uzun.
Bir kuantum sisteminin kullanabileceği bilgi işlem gücünü artırmanın birkaç yolu vardır. (yeni sekmede açılır). Klasik transistörlere benzediği düşünülebilecek kübit sayısını artırmak birdir. Belirli bir sistemdeki adreslenebilir kübitlerin sayısını artırmanın yanı sıra, bu kübitlerin sağladığı sonuçların doğru olup olmadığı da önemlidir (bunun için birkaç hata düzeltme uygulaması geliştirilmektedir). Performansı iyileştirmenin bir başka yolu da, kübitlerin uyumsuzluktan önce bilgilerini tutabileceklerinin sayısını artırmaktır – kübitlerin durumu çöktüğü ve içerdikleri tüm bilgilerin kaybolmasına neden olduğu an. Dönen kübitler söz konusu olduğunda, elektron ne zaman dönmeyi durdurursa, kübitlerin durumu için ölüm çanıdır.
Ph.D., “Daha uzun tutarlılık süresi, kuantum bilgilerinizin depolandığı daha fazla zamanınız olduğu anlamına gelir – bu, kuantum işlemlerini yaparken tam olarak ihtiyacınız olan şeydir,” dedi. Teorik kuantum hesaplamadaki çalışmaları başarıya katkıda bulunan öğrenci Amanda Seedhouse. Amanda, “Tutarlılık süresi, temel olarak, kübitlerinizdeki tüm bilgileri kaybetmeden önce, yapmak istediğiniz algoritma veya dizideki tüm işlemleri ne kadar süre boyunca yapabileceğinizi söylüyor,” diye devam etti.
Araştırmacıların SMART (Sinusoidally Modulated, Always Rotating and Tailored) protokolü, bir kübitin ortamına giren paraziti azaltarak tutarlılık sürelerini iyileştirmeyi amaçlarken, her bir kübitin ince taneli kontrolüne izin verir.
Silikon spin kübitleri ile etkileşime girmenin bir yolu, onları mikrodalga alanlara maruz bırakmaktır, ancak bunun bir vergilendirme yöntemi olduğu kanıtlanmıştır: çalışan kübitlerin her birini kontrol etmek için geleneksel olarak bir mikrodalga yayıcı gerekli olmuştur. Yine de kuantum aleminde çalışan çok sayıda mikrodalga tabanlı manyetik alanı sürdürmek – ölçeklenen enerji tüketimi ve antenlerden kaynaklanan artan termal yayılımın yanı sıra – çevresel gürültüyü artırma eğilimindedir. Ve daha yüksek çevresel gürültü, kübit uyumsuzluğunun meydana gelme şansını arttırır. Dahası, bilim adamlarının kübit durumları üzerindeki kontrolü artırma girişimleri, tutarlılık sürelerine karşı çalıştı.
Tüm bunlar, nihai bir hesaplama hedefine doğru uyumlu bir şekilde çalışan milyonlarca kübit gerektirmesi beklenen tam ölçekli kuantum hesaplama gereksinimlerine karşı yasaklayıcı olacaktır.
Araştırmacılar, bir dielektrik rezonatör kullanarak kübit alanının tamamının bunun yerine tek bir anten kullanılarak kontrol edilebileceğini (yeni sekmede açılır). Milyonlarca kübiti aynı anda işlemesi beklenen anten, elektronun dönüşünü sürdürerek çalışır – silikon kübitlerin cazibesinin bir kısmını türettikleri kuantum özelliği. Diğer bir unsur ise, silikon kübitlerin, silikon üreticilerinin, bu malzemenin en yüksek performansını ve en yüksek üretim verimini bir araya getirme konusundaki onlarca yıllık uzmanlığından yararlanabilmesidir.
Ama gerekli iken tüm qubit alanlarının dönüş durumlarını sürdürmek (yeni sekmede açılır) (eşleşmemeleri için), doğru hesaplamalar yine de kübitlerin ayrı ayrı manipüle edilmesini gerektirecektir. Örneğin, mikrodalga alanındaki değişiklikler tüm kübitleri benzer şekilde etkiliyorsa, o zaman her bir dönüş kübitinin hangi bilgiyi temsil ettiğini kontrol etmek için fazla bir şey olmazdı.
Araştırmacılar, kübit durumları ile daha kolay etkileşim kurmak için SMART protokolünü tasarladı ve benimsedi. Bu sayede, dairesel hareketler yapmak yerine spin kübitlerini ileri geri sallamak için manipüle edebilirler. Bir büyükbaba saatinin sarkaç gibi, her kübit ileri geri hareket etmek için yapılmıştır. Her bir kübitin salınımıyla bir elektrik alanı boyunca etkileşerek, ritimlerini korurken kübitler rezonansın dışına çıkarıldı ve araştırmacıların komşularına kıyasla farklı tempolarda sallanmalarını sağladı (biri “düşen” olarak “yükseldi”). ”).
Bayan Seedhouse, “Bunu, hemen hemen senkronize olarak ileri ve geri giden, salıncakta sallanan iki çocuk gibi düşünün” diyor. “Birine itme verirsek, yaylarının sonuna zıt uçlarda ulaşmalarını sağlayabiliriz, böylece diğeri şimdi 1 iken biri 0 olabilir.”
UNSW araştırmacılarının çabaları, kübit gruplarının mikrodalga tabanlı tek bir manyetik kaynak aracılığıyla kontrol edilebileceğini göstermiştir. Buna karşılık, elektronik olarak kontrol edilen bir manyetik alan uygulamak, bireysel kübitleri daha iyi kontrol edebilir. Araştırmacılara göre, SMART protokolü, tam ölçekli kuantum bilgisayarlar için potansiyel bir yoldan yararlanıyor.
“Tüm kübitleri aynı anda kontrol etmenin basit ve zarif bir yolunu gösterdik, aynı zamanda daha iyi bir performansla geliyor” diyor. Henry Yang (yeni sekmede açılır)takımdaki kıdemli araştırmacılardan biri.
