Sandia ve Quantinuum, ‘mantıksal GST’ ile bir mantıksal kübitin kapı kümesini eksiksiz karakterize etti

Sandia National Laboratories ve Quantinuum araştırmacıları, kübit hatalarını teşhis etmenin en kapsamlı araçlarından biri olan kapı kümesi tomografisini (gate set tomography, GST), yalnızca fiziksel kübitlerde değil hata düzeltmeli mantıksal kübitlerde de çalışacak şekilde uyarladı. Logical gate set tomography başlıklı ön baskıda 14 kişilik yazar ekibi, Quantinuum’un 20 kübitlik iyon tuzaklı işlemcisi System Model H1 üzerinde gerçekleştirilen ve evrensel bir tek kübitlik mantıksal kapı kümesinin ilk eksiksiz, kendi içinde tutarlı karakterizasyonu olarak nitelendirdikleri çalışmayı anlatıyor.

Ne duyuruldu

Kısaca ‘mantıksal GST’ olarak adlandırılan yöntem, basit hata oranlarının yanıtlamadığı bir soruyu yanıtlamayı amaçlıyor: Kuantum hata düzeltme işini yaptıktan sonra geriye ne tür bir gürültü kalıyor? Makaleye göre mantıksal GST, gürültülü mantıksal işlemlerin ayrıntılı modellerini oluşturuyor. Araştırmacılar bu modellerden kapı doğruluğu ve elmas mesafesi gibi büyüklükleri çıkarabiliyor; ayrıca koherent hataları ve gürültünün hesaplamada daha önce olanlara bağlı olduğu Markov dışı etkileri test edebiliyor.

Quantum Computing Report’un aktardığına göre deney, H1-1 makinesinde yürütülen son ölçüm kampanyasıydı. Mantıksal kübit yedi kübitlik Steane kodunda kodlandı ve ekip, düzeltmeleri yalnızca yazılımda takip etmek yerine iyonlara fiziksel düzeltme darbeleri uygulayarak gerçek zamanlı ileri beslemeli aktif hata düzeltme kullandı. Karakterize edilen küme; mantıksal durum hazırlama, ölçüm, Clifford kapıları H ve S, bir bekleme ve hata düzeltme döngüsü ile sihirli durum enjeksiyonu ve ışınlama yoluyla uygulanan Clifford dışı bir T kapısını içeriyordu.

DesignQuantum bültenine abone olun

Kuantum bilişim üzerine ücretsiz haberler ve açıklayıcı içerikler; her iddia kaynağına bağlantılı. Günlük, haftalık veya aylık seçin.

Website

E-posta adresi SıklıkGünlükHaftalıkAylık DilEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית Ücretsiz abone ol

Ücretsiz. İstediğiniz zaman tek tıklamayla abonelikten çıkabilirsiniz. Gizlilik politikası

Teknik ayrıntılar

Makaleye göre donanım verileri ağırlıklı olarak Pauli stokastik mantıksal hatalar (rastgele bit ve faz dönüşleri) gösterdi; mantıksal Markov dışılığa dair kanıt bulunmadı ve koherent mantıksal hataya dair yalnızca zayıf işaretler görüldü. QCR, mantıksal kapılar için yaklaşık %0,2 ile %1,7 arasında tahmini dolanıklık doğrulukdışılığı bildiriyor; devre başına yalnızca 50 çalıştırma yapıldığı için hata payları geniş.

Daha derine bakmak için yazarlar aynı protokolü Quantinuum’un ayrıntılı sistem emülatöründe çok daha fazla çalıştırmayla uyguladı. Özete göre mantıksal GST orada zayıf ama istatistiksel olarak anlamlı bir Markov dışılık ve koherent mantıksal hataya dair güçlü kanıtlar buldu. Emülatördeki tek tek hata kaynaklarını açıp kapatarak ekip, belirli fiziksel hataların mantıksal hataları nasıl şekillendirdiğini izledi. QCR’ye göre koherent mantıksal kaymanın başlıca nedeni iyon taşıma ve soğutma sırasındaki faz bozulmasıydı; Markov dışı davranış ise fiziksel gürültü Markov tipinde olsa bile sendrom çıkarma döngülerinin kendisinden doğabiliyor.

Neden önemli

Eşik teoremleri ve kod çözücüler genellikle hata düzeltmenin karmaşık fiziksel gürültüyü basit, bağımsız Pauli hatalarına dönüştürdüğünü varsayar. Mantıksal GST, donanım ekiplerine bu varsayımı dolaylı çıkarım yerine doğrudan kodlanmış kübitler üzerinde test etme imkânı veriyor. H1 sonuçları basit gürültü tablosunu büyük ölçüde desteklerken emülatör sonuçları, makineler büyüdükçe önem kazanabilecek ince ve yapılandırılmış hataları gösteriyor.

Nelere dikkat edilmeli

Çalışma bir ön baskı ve henüz hakem değerlendirmesinden geçmedi. Yöntemin çok kübitli mantıksal kapı kümelerine ve daha büyük kodlara ölçeklenip ölçeklenemeyeceği ve donanım gruplarının bunu Quantinuum’un Helios’u gibi yeni sistemlerde rutin olarak kullanmaya başlayıp başlamayacağı açık sorular olarak duruyor.