צוות יוליך מריץ שערי טרנסמון של 6.8 ננו-שניות בנאמנות של מעל 99.98%

חוקרים מיוליך, אאכן וקלן מדווחים ב-Nature Communications על שערים חד-קיוביטיים מהירים במיוחד בשיטת פולסים שמדכאת דליפה רב-פוטונית.

עמוד זה תורגם מאנגלית. שמות החברות והמוצרים וקישורי המקור נותרו ללא שינוי. לקריאת המקור באנגלית

פיזיקאים ב-Forschungszentrum Jülich, יחד עם אוניברסיטת RWTH אאכן ואוניברסיטת קלן, ביצעו פעולות חד-קיוביטיות על קיוביט מוליך-על ב-6.8 ננו-שניות בדיוק של מעל 99.98%. התוצאה, שפורסמה ב-Nature Communications בשם Ultrafast single-qubit gates through multi-photon transition removal, נשענת על שיטה חדשה לעיצוב פולסי הבקרה במיקרוגל. לפי הודעת העיתונות של יוליך, פעולות כאלה נמשכות בדרך כלל כמה עשרות ננו-שניות בהתקנים מוליכי-על.

מה הוכרז

שני שערים בסיסיים בוצעו על קיוביט טרנסמון יחיד שיוצר ב-Helmholtz Nano Facility ביוליך, כל אחד מונע על ידי פולס מיקרוגל של 6.8 ננו-שניות. הנאמנויות שנמדדו היו 99.981% ו-99.989%, וההסתברות שהקיוביט ידלוף לרמת אנרגיה גבוהה יותר נשארה מתחת ל-0.002% לפעולה, לפי המכון. Quantum Computing Report מזהה את השערים כ-X ו-X/2 ואומר שהנאמנויות נמדדו באמצעות בנצ'מרקינג אקראי משולב. העבודה בוצעה במסגרת QSOLID, הקונסורציום הלאומי הגרמני שבתיאום יוליך.

הפרטים הטכניים

המהירות חשובה משום שקיוביטים שומרים על מצבם רק לזמן קצר: שערים מהירים יותר מאפשרים להכניס יותר פעולות, כולל מחזורי תיקון שגיאות, לחלון הזמן הזה. אבל פולסים קצרים יותר חייבים להיות חזקים יותר, ולטרנסמונים יש רמות אנרגיה מעל השתיים שמשמשות לחישוב. צוות יוליך גילה שפולסים חזקים ומהירים יכולים לדחוף את הקיוביט לא רק קומה אחת גבוה מדי, אלא שתיים או שלוש, דרך מעברים רב-פוטוניים, אפקט שלפי ההודעה לא זכה לתשומת לב קודם לכן ויכול להימשך לאורך כמה צעדי חישוב ולשבש את תיקון השגיאות.

השיטה החדשה, R2D, נבנית על DRAG, טכניקת תיקון הפולסים הסטנדרטית שבשימוש כבר יותר מעשור. היא מעצבת את הפולסים כך שרכיבי התדר שגורמים למעברים הלא-רצויים מסוננים, תוך ביצוע הפעולה המיועדת. בהשוואה לשיטה הסטנדרטית, R2D מפחיתה את ההסתברות למעברים רב-פוטוניים פי יותר מ-20, לדברי החוקרים. QCR מדווח ששגיאת השער השיורית מוגבלת על ידי דה-קוהרנטיות ולא על ידי שגיאות בקרה.

את העבודה הניסיונית הובילו Yuan Gao ו-Rami Barends ב-PGI-13 של מכון Peter Grünberg, והתיאוריה הגיעה מ-José da Costa Jesus, ‏Francisco Cárdenas-López ו-Felix Motzoi ב-PGI-8.

למה זה חשוב

שערים מהירים יותר בלי אובדן דיוק נותנים לשיטות תיקון שגיאות יותר מרווח לפני שהקיוביטים מאבדים קוהרנטיות, ודיכוי דליפה בעל ערך מיוחד משום שקודים סטנדרטיים מתקשים להתמודד עם מצבים שדלפו.

על מה לעקוב

החוקרים מדגישים שהטכניקה נבדקה עד כה רק על קיוביט יחיד ומבודד. ניסויי המשך יצטרכו להראות שהיא מחזיקה במעבדים גדולים יותר, שבהם הצלבת אותות וצפיפות תדרים הופכות לבעיה, ובפעולות דו-קיוביטיות.