فريق يوليش ينفذ بوابات ترانسمون في 6.8 نانوثانية بدقة تتجاوز 99.98%

نفّذ فيزيائيون في Forschungszentrum Jülich، بالتعاون مع جامعة RWTH آخن وجامعة كولونيا، عمليات أحادية الكيوبت على كيوبت فائق التوصيل في 6.8 نانوثانية بدقة تتجاوز 99.98%. وتستند النتيجة، المنشورة في Nature Communications بعنوان Ultrafast single-qubit gates through multi-photon transition removal، إلى طريقة جديدة لتشكيل نبضات التحكم بالموجات الدقيقة. ووفقًا لـالبيان الصحفي ليوليش، تستغرق مثل هذه العمليات عادة عدة عشرات من النانوثانية في الأجهزة فائقة التوصيل.

ما الذي أُعلن

نُفذت بوابتان أساسيتان على كيوبت ترانسمون واحد صُنع في Helmholtz Nano Facility في يوليش، وقادت كل منهما نبضة موجات دقيقة مدتها 6.8 نانوثانية. وبلغت الدقة المقيسة 99.981% و99.989%، وظل احتمال تسرب الكيوبت إلى مستوى طاقة أعلى دون 0.002% لكل عملية، بحسب المعهد. ويحدد Quantum Computing Report البوابتين بأنهما X وX/2، ويذكر أن الدقة قيست بالقياس المرجعي العشوائي المتشابك. وأُنجز العمل ضمن QSOLID، الاتحاد الوطني الألماني الذي تنسقه يوليش.

التفاصيل التقنية

السرعة مهمة لأن الكيوبتات لا تحتفظ بحالتها إلا لفترة قصيرة: فالبوابات الأسرع تسمح بإدخال مزيد من العمليات، ومنها دورات تصحيح الأخطاء، في تلك النافذة الزمنية. لكن النبضات الأقصر يجب أن تكون أقوى، وللترانسمون مستويات طاقة فوق المستويين المستخدمين في الحساب. واكتشف فريق يوليش أن النبضات القوية والسريعة قد تدفع الكيوبت لا طابقًا واحدًا أعلى من اللازم فحسب، بل طابقين أو ثلاثة عبر انتقالات متعددة الفوتونات، وهو تأثير قال البيان إنه أُغفل سابقًا ويمكن أن يستمر عبر خطوات حسابية متعددة ويعطّل تصحيح الأخطاء.

اشترك في النشرة البريدية من DesignQuantum

أخبار وشروحات مجانية عن الحوسبة الكمومية، مع ربط كل معلومة بمصدرها. اختر يوميًا أو أسبوعيًا أو شهريًا.

Website

البريد الإلكتروني معدل الإرساليوميةأسبوعيةشهرية اللغةEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית اشترك مجانًا

مجانية. يمكنك إلغاء الاشتراك بنقرة واحدة في أي وقت. سياسة الخصوصية

وتبني الطريقة الجديدة R2D على DRAG، تقنية تصحيح النبضات القياسية المستخدمة منذ أكثر من عقد. فهي تشكّل النبضات لتصفية مكونات التردد التي تسبب الانتقالات غير المرغوبة مع إبقاء العملية المقصودة. ومقارنة بالطريقة القياسية، يخفض R2D احتمال الانتقالات متعددة الفوتونات بأكثر من 20 ضعفًا، بحسب الباحثين. ويذكر QCR أن خطأ البوابة المتبقي محدود بفقدان الترابط لا بأخطاء التحكم.

قاد العمل التجريبي Yuan Gao وRami Barends في PGI-13 بمعهد Peter Grünberg، وجاءت النظرية من José da Costa Jesus وFrancisco Cárdenas-López وFelix Motzoi في PGI-8.

لماذا يهم

البوابات الأسرع دون فقدان الدقة تمنح مخططات تصحيح الأخطاء هامشًا أكبر قبل أن تفقد الكيوبتات ترابطها، وكبح التسرب ذو قيمة خاصة لأن الحالات المتسربة يصعب على الشيفرات القياسية التعامل معها.

ما الذي يجب مراقبته

يؤكد الباحثون أن التقنية لم تُختبر حتى الآن إلا على كيوبت واحد معزول. وتحتاج تجارب لاحقة إلى إثبات صمودها في معالجات أكبر، حيث يصبح التداخل وازدحام الترددات مشكلة، وفي العمليات ثنائية الكيوبت.