By Kenna Hughes-Castleberry gepostet am 12
Der „Journal Club“ von IQT ist eine wöchentliche Artikelserie, die eine aktuelle Forschungsarbeit zur Quantentechnologie aufschlüsselt und deren Auswirkungen auf das Quantenökosystem diskutiert. In diesem Artikel wird ein kürzlich in veröffentlichter Artikel besprochen Ergebnisse in Physik von Forschern verschiedener Institute im Nahen Osten, die sich mit supraleitenden Quantencomputern mit Zwei-Qubit-Verschränkungstoren befassen.
Während viele verschiedene Arten von Quantencomputern entwickelt werden, sind supraleitende Quantencomputer aufgrund ihrer vorhergesagten Vorteile wie Skalierbarkeit, höherer Genauigkeit und längerer Kohärenzzeiten für viele Unternehmen von besonderem Interesse. Supraleitende Quantencomputer nutzen Schaltkreise aus supraleitenden Materialien, um Qubits zu erzeugen. Diese Qubits können in den Zuständen 0, 1 oder einer beliebigen Quantenüberlagerung dieser Zustände existieren, wodurch sie in bestimmten Szenarien komplexe Berechnungen viel effizienter durchführen können als klassische Computer.
Um die Mechanismen des Aufbaus eines supraleitenden Quantencomputers besser zu verstehen, präsentierten die Forscher Muhammad AbuGhanem und Hichem Eleuch, die mit verschiedenen Instituten im Nahen Osten verbunden sind, eine umfassende Analyse eines Zwei-Qubit-Verschränkungstors, das als Dagwood Bumstead (DB)-Gate bezeichnet wird der Kontext verrauschter Quanten im mittleren Maßstab (NISQ) Computers. „Dagwood Bumstead“ bezieht sich auf eine amerikanische Zeichentrickfigur. Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse in Ergebnisse in Physik.
Ein Einblick in Two-Qubit Entangling Gates
Diese Computer, insbesondere solche, die auf supraleitenden Qubits basieren, haben im Vergleich zu klassischen Rechenschemata eine überlegene Leistung gezeigt. Sie stehen jedoch vor erheblichen Herausforderungen aufgrund von Fehlern in den Zwei-Qubit-Verschränkungstoren, die für die Erzeugung verschränkter Zustände, die für die Quantenberechnung erforderlich sind, von entscheidender Bedeutung sind.
In dieser Studie wird das DB-Gatter auf sein Potenzial zur Ausführung komplexer Algorithmen auf Quantencomputern untersucht, insbesondere auf solchen, die supraleitende Qubits verwenden. Das Tor wurde mithilfe zweier kapazitiv gekoppelter supraleitender Josephson-Qubits basierend auf einem experimentellen Aufbau aus einer früheren Studie realisiert. Die Forscher führten eine detaillierte Charakterisierung des DB-Gatters mittels Quantenprozesstomographie (QPT) und Quantenzustandstomographie (QST) in verschiedenen Umgebungen durch: geräuschlos, verrauscht und in einer realen Umgebung IBM Quantencomputer.
Die Leistung des DB-Gates wurde durch diese Tomographieexperimente bewertet und ergab eine durchschnittliche Gate-Treue von 0.85450, wobei die Prozess-Treue bei 0.8069705 und die Zustands-Treue bei 0.8858750 gemessen wurde. Diese Ergebnisse sind von Bedeutung, da sie Einblicke in die Funktionalität des Gates in verschiedenen Quantenumgebungen bieten und die Herausforderungen und das Potenzial des DB-Gates in NISQ-Geräten hervorheben.
Die Auswirkungen auf supraleitende Qubits
Diese Studie ist von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der Einschränkungen und Fähigkeiten von NISQ-Geräten, insbesondere im Bereich supraleitender Qubits. Die Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, Fehler in Zwei-Qubit-Verschränkungstoren zu beheben, um die Rechenleistung von Quantencomputern voll auszuschöpfen. Die erfolgreiche Implementierung und Analyse des DB-Gatters stellt einen Fortschritt bei der Entwicklung skalierbarer Quantencomputerarchitekturen dar und führt möglicherweise zu effizienteren Quantenberechnungen, die klassische Methoden zur Lösung komplexer Probleme übertreffen.
Indem diese Arbeit das Verständnis und die Leistung von Zwei-Qubit-Verschränkungstoren vorantreibt, trägt sie dazu bei, eine der größten Hürden bei der Entwicklung zuverlässiger Quantencomputer zu überwinden. Verbesserte Zwei-Qubit-Gates verbessern direkt die Genauigkeit und Skalierbarkeit von Quantencomputersystemen, was für den Übergang von den aktuellen NISQ-Geräten (Noisy Intermediate-Scale Quantum) zu fortschrittlicheren, fehlerresistenten Quantencomputern von entscheidender Bedeutung ist. Dieser Fortschritt kann die praktischen Anwendungen des Quantencomputings in verschiedenen Branchen beschleunigen, darunter Arzneimittel für die Arzneimittelforschung, Finanzen für komplexe Optimierungen und Cybersicherheit für fortschrittliche Verschlüsselungsmethoden. Darüber hinaus könnte die verbesserte Zuverlässigkeit von Quantenberechnungen, die aus dieser Forschung resultieren, zu verstärkten Investitionen und Kooperationen in der Quantenindustrie führen und so die Entwicklung von Quantentechnologien weiter vorantreiben. Im Wesentlichen handelt es sich bei den Ergebnissen des Papiers um einen technischen Fortschritt und einen entscheidenden Schritt, der erhebliches Wachstum und Innovation im Quantencomputersektor anregen könnte.
Kenna Hughes-Castleberry ist geschäftsführende Redakteurin bei Inside Quantum Technology und Wissenschaftskommunikatorin bei JILA (einer Partnerschaft zwischen der University of Colorado Boulder und NIST). Zu ihren schriftstellerischen Schwerpunkten zählen Deep Tech, Quantencomputing und KI. Ihre Arbeiten wurden unter anderem in Scientific American, Discover Magazine, New Scientist und Ars Technica vorgestellt.
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- Quelle: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/iqts-journal-club-a-look-at-two-qubit-entangling-gates-for-superconducting-quantum-computers/
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