Jülich ekibi transmon kapılarını 6,8 nanosaniyede %99,98’in üzerinde doğrulukla çalıştırdı

Jülich, Aachen ve Köln’den araştırmacılar Nature Communications’ta, çok fotonlu sızıntıyı bastıran bir darbe yöntemiyle ultra hızlı tek kübit kapıları bildiriyor.

Bu sayfa İngilizceden çevrilmiştir. Şirket ve ürün adları ile kaynak bağlantıları değiştirilmemiştir. Orijinalini İngilizce okuyun

Forschungszentrum Jülich’ten fizikçiler, RWTH Aachen Üniversitesi ve Köln Üniversitesi ile birlikte, süperiletken bir kübit üzerinde tek kübitlik işlemleri 6,8 nanosaniyede, %99,98’in üzerinde doğrulukla gerçekleştirdi. Nature Communications’ta Ultrafast single-qubit gates through multi-photon transition removal başlığıyla yayımlanan sonuç, mikrodalga kontrol darbelerini şekillendirmenin yeni bir yoluna dayanıyor. Jülich’in basın bültenine göre bu tür işlemler süperiletken makinelerde genellikle birkaç on nanosaniye sürüyor.

Ne duyuruldu

İki temel kapı, Jülich’teki Helmholtz Nano Facility’de üretilen tek bir transmon kübit üzerinde, her biri 6,8 nanosaniyelik bir mikrodalga darbesiyle çalıştırıldı. Enstitüye göre ölçülen doğruluklar %99,981 ve %99,989 oldu; kübitin daha yüksek bir enerji seviyesine sızma olasılığı işlem başına %0,002’nin altında kaldı. Quantum Computing Report, kapıları X ve X/2 olarak tanımlıyor ve doğrulukların araya serpiştirilmiş rastgele kıyaslama ile ölçüldüğünü bildiriyor. Çalışma, Jülich’in koordine ettiği Alman ulusal konsorsiyumu QSOLID kapsamında yapıldı.

Teknik ayrıntılar

Hız önemli, çünkü kübitler durumlarını yalnızca kısa bir süre koruyor: Daha hızlı kapılar, hata düzeltme döngüleri dahil daha fazla işlemi bu zaman penceresine sığdırıyor. Ancak daha kısa darbelerin daha güçlü olması gerekiyor ve transmonların hesaplamada kullanılan iki seviyenin üzerinde başka enerji seviyeleri var. Jülich ekibi, güçlü ve hızlı darbelerin bir kübiti yalnızca bir kat fazla değil, çok fotonlu geçişlerle iki ya da üç kat yukarı itebildiğini keşfetti; basın bültenine göre bu etki daha önce gözden kaçırılmıştı ve birden çok hesaplama adımı boyunca sürüp hata düzeltmeyi bozabiliyor.

R2D adlı yeni yöntem, on yılı aşkın süredir kullanılan standart darbe düzeltme tekniği DRAG’ı temel alıyor. Darbeleri, istenmeyen geçişleri tetikleyen frekans bileşenlerini süzecek ve amaçlanan işlemi yine gerçekleştirecek şekilde biçimlendiriyor. Araştırmacılara göre R2D, standart yönteme kıyasla çok fotonlu geçiş olasılığını 20 kattan fazla azaltıyor. QCR, kalan kapı hatasının kontrol hatalarıyla değil koherens kaybıyla sınırlı olduğunu bildiriyor.

Deneysel çalışmaya Peter Grünberg Institute’un PGI-13 biriminde Yuan Gao ve Rami Barends liderlik etti; teori ise PGI-8’den José da Costa Jesus, Francisco Cárdenas-López ve Felix Motzoi tarafından geliştirildi.

Neden önemli

Doğruluktan ödün vermeyen daha hızlı kapılar, hata düzeltme şemalarına kübitler koherensini yitirmeden önce daha fazla pay bırakıyor; sızmış durumlar standart kodlar için zor olduğundan sızıntıyı bastırmak ayrıca değerli.

Nelere dikkat edilmeli

Araştırmacılar tekniğin şimdiye kadar yalnızca tek ve yalıtılmış bir kübitte test edildiğini vurguluyor. Çapraz karışma ve frekans kalabalığının sorun hâline geldiği daha büyük işlemcilerde ve iki kübitlik işlemlerde geçerliliğini koruyup korumadığını sonraki deneyler gösterecek.