Como construir um computador quântico maior e mais confiável, mesmo com links incompletos entre chips

Enquanto os computadores quânticos já estão sendo usados ​​para pesquisa em química, expressões físicas e proteção de dados, a maioria ainda é pequena para ser útil para aplicações em grande escala. Em um estudo da Universidade da Califórnia, os pesquisadores de Riverside mostram agora como arquiteturas quânticas “escaláveis” – sistemas feitos de muitas fichas pequenas trabalhando juntas como uma unidade poderosa.

No estudo, publicado como uma carta no diário Revisão física.

O primeiro autor do artigo e do Departamento de Física da UCR e candidato a doutorado da astronomia Mohammad A. “Nossa tarefa não é sobre a descoberta de um novo chip”, disse Shalby. “Trata -se de mostrar que os chips que já temos podem se conectar para fazer algo grande e ainda funcionar. Como fabricamos sistemas quânticos é uma mudança básica”.

O desempenho de escala refere -se ao identificador da quantidade crescente de dados sem falha. A tolerância a falhas significa que o sistema quântico pode detectar e apropriado automaticamente, fornecendo saída confiável, mesmo com hardware incompleto.

“Na prática, era difícil combinar várias fichas pequenas”, disse Shalby. “Os acessórios entre diferentes chips – especialmente mantidos em uma geladeira criogênica separada – são mais barulhentos do que a operação dentro de um único chip. Isso pode afogar o sistema e impedir que a correção de erros funcione corretamente”.

A equipe, liderada pelo UCR, descobriu que, quando os vínculos entre os chips eram 10 vezes o ruído do que os chips, o sistema ainda encontrou os erros e conseguiu melhorar.

“Isso significa que não precisamos esperar o hardware completo escalar computadores quânticos”, disse Shalby. “Agora sabemos que, enquanto cada chip operar com alta lealdade, os vínculos entre eles podem ser ‘bons o suficiente’ não perfeitos-e ainda podemos criar um sistema tolerante à culpa”.

Shalby explicou que, na computação quântica, onde o Quebit é a unidade original de informação, mais do que apenas alguns desistir são necessários para obter uma operação confiável. Atualmente, “Individual” Logical “deve ser construído com grupos de muitos desistidos físicos, geralmente centenas ou milhares”, disse ele. Essa redundância ajuda a erros emergentes adequados em delicados sistemas quânticos.

De acordo com Shalby, a tecnologia de melhoria de erros mais usada é chamada de código de superfície, e o “chip de código de superfície” é um processador quântico projetado em torno desse método. Ele disse que tais chips podem incluir desidradas lógicas de alta lealdade, gerenciando e corrigindo seus próprios erros de arquitetura.

A pesquisa da equipe é baseada em milhares de simulação em vários arquitetos e métodos de conexão. Os pesquisadores testaram seis projetos modulares diferentes em diferentes níveis de erro e som, usando os parâmetros reais induzidos pela infraestrutura quântica atual do Google.

“Até agora, a maioria das metas quânticas se concentrava em aumentar o número intenso de côvados”, disse Shalby. “Mas, sem tolerância à culpa, esses desistires não são úteis. Nossa tarefa mostra que podemos criar sistemas escaláveis ​​e confiáveis ​​por anos, não a partir de agora”.

Leonid P em Shalbi Ucr. Predco e Renu Wang, bem como ingressaram na pesquisa realizada por Dennis Sedov na Universidade de Statgart, Alemanha.