Sandia dan Quantinuum mengkarakterisasi penuh set get qubit logis dengan ‘GST logis’

Penyelidik dari Sandia National Laboratories dan Quantinuum mengadaptasi salah satu alat paling menyeluruh untuk mendiagnosis ralat qubit, yaitu tomografi set get (gate set tomography, GST), agar dapat bekerja pada qubit logis yang terkoreksi ralat, bukan hanya pada qubit fisik. Dalam pracetak berjudul Logical gate set tomography, pasukan beranggotakan 14 penulis memaparkan apa yang mereka sebut sebagai karakterisasi pertama yang lengkap dan konsisten secara internal atas set universal get logis satu qubit, yang dijalankan pada System Model H1 milik Quantinuum, prosesor perangkap ion 20 qubit.

Apa yang diumumkan

Metode yang disingkat ‘GST logis’ ini direka untuk menjawab pertanyaan yang tidak terjawab oleh tingkat ralat sederhana: hingar seperti apa yang tersisa setelah koreksi ralat kuantum menjalankan tugasnya? Menurut kertas kerja tersebut, GST logis membina model terperinci dari operasi logis yang berhingar. Dari model itu, penyelidik dapat mengurangkan besaran seperti kesetiaan get dan jarak berlian, serta menguji ralat koheren dan efek non-Markov, yakni ketika hingar bergantung pada apa yang terjadi sebelumnya dalam pengkomputeran.

Seperti dijelaskan Quantum Computing Report, eksperimen ini merupakan kempen pengukuran terakhir yang dijalankan pada mesin H1-1. Qubit logis dikodekan dalam kod Steane tujuh qubit, dan pasukan menggunakan koreksi ralat aktif dengan umpan maju masa nyata, menggunakan denyut koreksi fisik pada ion alih-alih hanya melacak koreksi di perisian. Set yang dikarakterisasi mencakup persiapan keadaan logis, pengukuran, get Clifford H dan S, siklus diam dan koreksi ralat, serta get T non-Clifford yang dilaksanakan melalui suntikan keadaan ajaib dan teleportasi.

Dapatkan surat berita DesignQuantum

Berita dan penjelasan percuma tentang pengkomputeran kuantum, dengan setiap dakwaan dipautkan kepada sumbernya. Pilih harian, mingguan atau bulanan.

Website

Alamat e-mel KekerapanHarianMingguanBulanan BahasaEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית Langgan percuma

Percuma. Berhenti melanggan dengan satu klik pada bila-bila masa. Dasar privasi

Butiran teknikal

Kertas kerja melaporkan bahwa data perkakasan sebagian besar menunjukkan ralat logis stokastik Pauli (pembalikan bit dan fase acak), tanpa bukti non-Markovianitas logis dan hanya tanda lemah ralat logis koheren. QCR melaporkan estimasi infidelitas keterbelitan kira-kira 0,2% hingga 1,7% untuk get logis, dengan rentang ralat lebar kerana hanya 50 larian yang diambil per litar.

Untuk melihat lebih dalam, para penulis menjalankan protokol yang sama dengan jauh lebih banyak larian pada emulator sistem terperinci milik Quantinuum. Di sana, menurut abstraknya, GST logis menemui non-Markovianitas yang lemah namun signifikan secara statistik dan bukti kuat ralat logis koheren. Dengan menyalakan dan mematikan sumber ralat satu per satu di emulator, pasukan melacak bagaimana ralat fisik tertentu membentuk ralat logis. QCR melaporkan bahwa dephasing sepanjang transportasi dan pendinginan ion menjadi penyebab utama pergeseran logis koheren, dan perilaku non-Markov dapat muncul dari siklus ekstraksi sindrom itu sendiri meskipun hingar fisiknya Markov.

Mengapa ia penting

Teorema ambang dan penyahkod biasanya mengasumsikan bahwa koreksi ralat mengubah hingar fisik yang rumit menjadi ralat Pauli yang sederhana dan independen. GST logis memberi pasukan perkakasan cara untuk menguji asumsi itu langsung pada qubit terkode, bukan menyimpulkannya secara tidak langsung. Hasil H1 sebagian besar menyokong gambaran hingar sederhana, sementara hasil emulator menunjukkan ralat halus dan terstruktur yang boleh menjadi penting seiring membesarnya mesin.

Perkara yang perlu diperhatikan

Karya ini masih berbentuk pracetak dan belum disemak rakan sebidang. Pertanyaan terbuka mencakup apakah metode ini dapat diskalakan ke set get logis multi-qubit dan kod yang lebih besar, serta apakah kumpulan perkakasan akan secara rutin menggunakannya pada sistem yang lebih baharu seperti Helios milik Quantinuum.