IQM verschränkt alle 54 Qubits seines Cloud-Prozessors Emerald
IQM zufolge hat sein Emerald-System einen GHZ-Zustand über alle 54 Qubits mit einer Fidelität von 0,516 erzeugt, über der Verschränkungsschwelle von 0,5, und öffnet dies für Cloud-Nutzer.
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IQM Quantum Computers hat am 29. Oktober mitgeteilt, dass sein über die Cloud zugängliches System IQM Emerald alle 54 Qubits seines supraleitenden Chips in einem einzigen Schaltkreis verschränkt hat. Das finnische Unternehmen, das an der Nasdaq unter dem Kürzel IQMX notiert ist, wertet das Ergebnis als Beleg dafür, dass der Prozessor seine Qualität behält, wenn alle Qubits zusammenarbeiten, und erklärt, dass Cloud-Kunden nun dieselbe Leistung des gesamten Chips nutzen können.
Was angekündigt wurde
Bei der Demonstration wurde ein Greenberger–Horne–Zeilinger-Zustand (GHZ) präpariert, ein Standard-Belastungstest für großskalige Verschränkung, bei dem jedes Qubit mit jedem anderen korreliert sein muss. Laut IQMs Ankündigung lag die gemessene Fidelität über alle 54 Qubits mit Auslesefehler-Mitigation (REM) bei 0,516 und bei 40 Qubits ohne REM bei 0,515. Beide Werte liegen über 0,500, der Schwelle, die üblicherweise als Nachweis echter Mehrqubit-Verschränkung statt bloßen Rauschens gilt.
Nach Angaben von IQM konnte ein Nutzer bei einer vergleichbaren Demonstration auf Emerald bislang zuverlässig etwa 30 Qubits innerhalb eines Algorithmus nutzen. Das Unternehmen weist zudem darauf hin, dass Studien auf großen Chips oft nur 10 bis 20 Qubits verwenden, obwohl weit mehr verfügbar sind.
Die technischen Details
Das Unternehmen führt den Erfolg auf eine automatisierte Routine zur Zustandspräparation zurück, die bei der Wahl der Zwei-Qubit-Gatter die Gatterfidelität gegen die Leerlaufzeit der Qubits abwägt und sowohl die Qubits als auch die Reihenfolge der Gatter so auswählt, dass die Leerlaufzeit beim Aufbau des Zustands möglichst kurz bleibt. IQMs öffentliche Benchmark-Dokumentation beschreibt eine verwandte „Baum“-Methode für GHZ-Schaltkreise, die aktuelle Kalibrierdaten nutzt und für Prozessoren mit quadratischem Gitter wie Emerald empfohlen wird.
Das Ergebnis beruht laut IQM zudem auf rund einem Jahr Arbeit an Hardware und Kalibrierung, darunter eine neue Kalibriermethodik, ein verbesserter Gattersatz sowie der breitere Einsatz von Fehlerreduktionswerkzeugen wie dynamischer Entkopplung und Qubit-Auswahl. Diese Änderungen hätten die Fehlerraten der Quantenoperationen auf dem Prozessor um bis zu 50 % gesenkt.
„Den gesamten Chip zu verschränken bedeutet, dass jedes Qubit und jede Verbindung zwischen ihnen im selben Schaltkreis korrekt funktionieren muss“, sagte Craig Ciesla, Chief Technology Officer von IQM.
Warum es wichtig ist
Ein GHZ-Zustand ist ein anspruchsvoller Test für das gesamte Bauelement, denn ein einziges schwaches Qubit oder ein schwacher Koppler kann die Fidelität unter die Schwelle drücken. Zu zeigen, dass ein kommerzielles Cloud-System diese Hürde in voller Größe nimmt, ist ein nützliches Signal für Nutzer, die Algorithmen auf einem ganzen Chip statt auf einer sorgfältig ausgewählten Teilmenge ausführen wollen. IQM bezeichnet das Ergebnis als eines der stärksten, die für einen kommerziell verfügbaren Quantencomputer berichtet wurden; das ist die Einschätzung des Unternehmens selbst.
Worauf zu achten ist
Der Fidelitätsspielraum ist knapp, und der 54-Qubit-Wert hängt von der Auslesefehler-Mitigation ab; die eigentliche Probe wird daher die unabhängige Reproduktion durch Cloud-Nutzer sein. IQM bringt die automatisierte Zustandspräparation mit einem breiteren Vorstoß zur Automatisierung der Abstimmung von Quantensystemen in Verbindung, darunter seine Arbeiten zur KI-gestützten agentenbasierten Kalibrierung. Weitere Ergebnisse dieser Arbeit sind das Nächste, worauf es zu achten gilt.
Quellen
Die Informationen auf dieser Seite stammen aus den unten aufgeführten Quellen und wurden von DesignQuantum abgerufen.
- IQM Demonstrates Entanglement Across a Complete 54-Qubit Processor, Bringing Full-Chip Performance to Cloud Users (IQM press release) iqm.tech
- IQM Demonstrates Entanglement Across a Complete 54-Qubit Processor (Business Wire) businesswire.com
- IQM Benchmarks documentation: GHZ state fidelity docs.iqm.tech
- IQM Demonstrates Entanglement Across a Complete 54-Qubit Processor (The Quantum Insider) thequantuminsider.com