25 سپتامبر 2023 — محققان MIT گزارش دادند که یک معماری کیوبیت ابررسانا جدید را نشان دادهاند که میتواند عملیات بین کیوبیتها را با دقت بیشتری انجام دهد و مانع استفاده تجاری از رایانههای کوانتومی را برطرف کند: تصحیح خطا.
محققان از نوع نسبتا جدیدی از کیوبیت های ابررسانا به نام فلوکسونیوم استفاده کردند که می تواند طول عمر بیشتری نسبت به کیوبیت های ابررسانا معمولی داشته باشد. برای تحقق وعده یا محاسبات کوانتومی، نسخههای کوانتومی کدهای تصحیح خطا باید بتوانند خطاهای محاسباتی را سریعتر از آنچه رخ میدهند، محاسبه کنند. با این حال، کامپیوترهای کوانتومی امروزی هنوز به اندازه کافی قوی نیستند که بتوانند چنین تصحیح خطا را در مقیاس های تجاری مرتبط انجام دهند.
معماری استفاده شده توسط محققان MIT شامل یک عنصر جفت کننده ویژه بین دو کیوبیت فلوکسونیوم است که آنها را قادر می سازد تا عملیات منطقی معروف به دروازه را به روشی بسیار دقیق انجام دهند. این یک نوع تعامل پس زمینه ناخواسته را که می تواند خطاها را در عملیات کوانتومی ایجاد کند، سرکوب می کند.
این رویکرد گیت های دو کیوبیتی را با دقت 99.9 درصد و گیت های تک کیوبیتی با دقت 99.99 درصد را فعال کرد. علاوه بر این، محققان این معماری را بر روی یک تراشه با استفاده از فرآیند ساخت توسعه پذیر پیاده سازی کردند.
«ساخت یک کامپیوتر کوانتومی در مقیاس بزرگ با کیوبیتها و گیتهای قوی شروع میشود. ما یک سیستم دو کیوبیتی بسیار امیدوارکننده را نشان دادیم و مزایای فراوان آن را برای مقیاسبندی بیان کردیم. گام بعدی ما افزایش تعداد کیوبیتها است.
دینگ مقاله را با مکس هیس، یک فوق دکترای EQuS نوشت. یانگکیو سونگ دکتری '22; بهارات کانان PhD '22، که اکنون مدیر عامل آتلانتیک کوانتوم است. کایل سرنیاک، دانشمند کارکنان و سرپرست تیم در آزمایشگاه MIT لینکلن. و نویسنده ارشد ویلیام دی. الیور، هنری الیس وارن استاد مهندسی برق و علوم کامپیوتر و فیزیک، مدیر مرکز مهندسی کوانتومی، رهبر EQuS، و معاون مدیر آزمایشگاه تحقیقاتی الکترونیک. و همچنین دیگران در آزمایشگاه MIT و MIT لینکلن. این تحقیق امروز در ظاهر می شود بررسی فیزیکی X.
برداشت جدید در Fluxonium Qubit
در یک کامپیوتر کلاسیک، گیت ها عملیات منطقی هستند که روی بیت ها (یک سری از 1 و 0 ها) انجام می شوند که محاسبات را امکان پذیر می کنند. گیتس در محاسبات کوانتومی را می توان به همین صورت در نظر گرفت - یک دروازه تک کیوبیت یک عملیات منطقی روی یک کیوبیت است، در حالی که یک دروازه دو کیوبیتی عملیاتی است که به حالت های دو کیوبیت متصل بستگی دارد.
Fidelity دقت عملیات کوانتومی انجام شده بر روی این دروازه ها را اندازه گیری می کند. دروازه هایی با بالاترین وفاداری ممکن ضروری هستند زیرا خطاهای کوانتومی به صورت تصاعدی جمع می شوند. با میلیاردها عملیات کوانتومی که در یک سیستم در مقیاس بزرگ اتفاق میافتد، یک خطای به ظاهر کوچک میتواند به سرعت کل سیستم را از کار بیاندازد.
در عمل، برای دستیابی به چنین نرخ خطای پایینی از کدهای تصحیح خطا استفاده می شود. با این حال، یک "آستانه وفاداری" وجود دارد که عملیات برای پیاده سازی این کدها باید از آن فراتر رود. علاوه بر این، فشار دادن وفاداری ها بسیار فراتر از این آستانه، سربار مورد نیاز برای اجرای کدهای تصحیح خطا را کاهش می دهد.
برای بیش از یک دهه، محققان عمدتاً از کیوبیتهای ترانسمون در تلاشهای خود برای ساخت رایانههای کوانتومی استفاده کردهاند. نوع دیگری از کیوبیت ابررسانا، که به عنوان کیوبیت فلوکسونیوم شناخته می شود، اخیراً ایجاد شده است. نشان داده شده است که کیوبیت های فلوکسونیوم نسبت به کیوبیت های ترانسمون طول عمر یا زمان انسجام بیشتری دارند.
زمان انسجام معیاری است برای مدت زمانی که یک کیوبیت میتواند عملیات انجام دهد یا الگوریتمها را قبل از از بین رفتن تمام اطلاعات موجود در کیوبیت اجرا کند.
هر چه یک کیوبیت بیشتر عمر کند، عملیاتی که تمایل به ترویج آن دارد، وفاداری بالاتری دارد. این دو عدد به هم گره خورده اند. اما مشخص نیست، حتی زمانی که خود کیوبیتهای فلوکسونیوم عملکرد بسیار خوبی دارند، آیا میتوانید دروازههای خوبی روی آنها انجام دهید یا خیر.
برای اولین بار، دینگ و همکارانش راهی برای استفاده از این کیوبیتهای با عمر طولانیتر در معماری پیدا کردند که میتواند از دروازههای بسیار قوی و با وفاداری بالا پشتیبانی کند. در معماری خود، کیوبیتهای فلوکسونیوم قادر به دستیابی به زمان انسجام بیش از یک میلیثانیه، حدود ۱۰ برابر طولانیتر از کیوبیتهای ترانسمون سنتی بودند.
هیز میگوید: «در طی دو سال گذشته، چندین نمایش از عملکرد بهتر فلوکسونیوم از ترانسمونها در سطح تک کیوبیت صورت گرفته است. کار ما نشان می دهد که این افزایش عملکرد را می توان به تعاملات بین کیوبیت ها نیز تعمیم داد.
کیوبیتهای فلاکسونیوم با همکاری نزدیک با آزمایشگاه MIT لینکلن (MIT-LL) که در طراحی و ساخت فنآوریهای کیوبیت ابررسانا توسعهپذیر تخصص دارد، توسعه یافتند.
سرنیاک میگوید: «این آزمایش نمونهای از آنچه ما «مدل یک تیم» مینامیم بود: همکاری نزدیک بین گروه EQuS و تیم کیوبیت ابررسانا در MIT-LL. در اینجا ارزش آن را دارد که به طور خاص سهم تیم ساخت در MIT-LL را برجسته کنیم - آنها توانایی ساخت آرایه های متراکم از بیش از 100 اتصال جوزفسون را به طور خاص برای فلاکسونیوم ها و سایر مدارهای کیوبیت جدید توسعه دادند.
یک ارتباط قوی تر
معماری جدید آنها شامل مداری است که دارای دو کیوبیت فلوکسونیوم در دو طرف آن است، با یک جفت ترانسمون قابل تنظیم در وسط برای اتصال آنها به یکدیگر. این معماری فلوکسونیوم-ترانسمون-فلاکسونیوم (FTF) جفت قوی تری را نسبت به روش هایی که مستقیماً دو کیوبیت فلاکسونیوم را به هم وصل می کنند، امکان پذیر می کند.
FTF همچنین فعل و انفعالات ناخواسته ای را که در پس زمینه در طی عملیات کوانتومی رخ می دهد به حداقل می رساند. به طور معمول، اتصالات قویتر بین کیوبیتها میتواند منجر به بیشتر این نویز پسزمینه پایدار شود، که به عنوان برهمکنشهای استاتیک ZZ شناخته میشود. اما معماری FTF این مشکل را برطرف می کند.
توانایی سرکوب این فعل و انفعالات ناخواسته و زمان انسجام طولانیتر کیوبیتهای فلوکسونیوم، دو عاملی است که محققان را قادر میسازد وفاداری دروازه تک کیوبیتی 99.99 درصد و وفاداری دروازه دو کیوبیتی 99.9 درصد را نشان دهند.
این وفاداریهای گیت بسیار بالاتر از آستانه مورد نیاز برای برخی کدهای رایج تصحیح خطا هستند و باید تشخیص خطا را در سیستمهای مقیاس بزرگتر امکانپذیر کنند.
تصحیح خطای کوانتومی از طریق افزونگی، انعطافپذیری سیستم را ایجاد میکند. با افزودن کیوبیتهای بیشتر، میتوانیم عملکرد کلی سیستم را بهبود ببخشیم، مشروط بر اینکه کیوبیتها بهطور جداگانه به اندازه کافی خوب باشند. به تلاش برای انجام یک کار با اتاقی پر از مهدکودک فکر کنید. الیور توضیح میدهد که هرجومرج زیادی است، و افزودن تعداد بیشتری از مهدکودکها آن را بهتر نمیکند. با این حال، چندین دانشجوی فارغ التحصیل بالغ که با هم کار می کنند منجر به عملکردی فراتر از هر یک از افراد می شود - این مفهوم آستانه است. در حالی که هنوز کارهای زیادی برای ساختن یک کامپیوتر کوانتومی توسعه پذیر وجود دارد، اما با داشتن عملیات کوانتومی با کیفیت بالا که بسیار بالاتر از آستانه هستند، شروع می شود.
با تکیه بر این نتایج، دینگ، سونگ، کانان، الیور و دیگران اخیراً یک استارتاپ محاسبات کوانتومی را تأسیس کردند. کوانتوم اقیانوس اطلس. این شرکت به دنبال استفاده از کیوبیت های فلوکسونیوم برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی مناسب برای کاربردهای تجاری و صنعتی است.
این نتایج بلافاصله قابل اجرا هستند و می توانند وضعیت کل میدان را تغییر دهند. این به جامعه نشان می دهد که یک مسیر جایگزین وجود دارد. ما قویاً معتقدیم که این معماری یا چیزی شبیه به این با استفاده از کیوبیتهای فلوکسونیوم، از نظر ساخت یک کامپیوتر کوانتومی مفید و مقاوم در برابر خطا، نویدبخشی خوبی را نشان میدهد.
او میافزاید در حالی که احتمالاً 10 سال دیگر با چنین رایانهای فاصله دارد، این تحقیق گام مهمی در مسیر درست است. در مرحله بعد، محققان قصد دارند مزایای معماری FTF را در سیستم هایی با بیش از دو کیوبیت متصل نشان دهند.
این کار تا حدی توسط دفتر تحقیقات ارتش ایالات متحده، معاون وزیر دفاع در امور تحقیقات و مهندسی، بورسیه دکتری IBM، بنیاد کره برای مطالعات پیشرفته، و برنامه کمک هزینه تحصیلی فارغ التحصیلان علوم و مهندسی دفاع ملی تامین شده است.
منبع: این نسخه اصلاح شده داستانی از آدام زوه است، اخبار MIT
- محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
- PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
- PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
- PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
- منبع: https://insidehpc.com/2023/09/mit-qubit-architecture-achieves-progress-on-quantum-error-correction/
- : دارد
- :است
- :نه
- 10
- 100
- 13
- 2023
- 25
- 9
- a
- توانایی
- قادر
- درباره ما
- بالاتر
- حساب
- انباشتن
- دقت
- دقیق
- رسیدن
- دستیابی به
- واقعا
- آدم
- اضافه کردن
- اضافه
- خطاب به
- می افزاید:
- پیشرفت
- مزایای
- الگوریتم
- معرفی
- همچنین
- مقدار
- an
- تحلیل
- و
- دیگر
- هر
- ظاهر می شود
- مربوط
- برنامه های کاربردی
- روش
- معماری
- هستند
- ارتش
- AS
- وابسته
- At
- نویسنده
- دور
- زمینه
- BE
- زیرا
- بوده
- قبل از
- باور
- بهتر
- میان
- خارج از
- میلیاردها
- بالا بردن
- ساختن
- بنا
- می سازد
- اما
- by
- صدا
- CAN
- قابلیت
- علت
- مرکز
- مدیر عامل شرکت
- معین
- تغییر دادن
- هرج و مرج
- تراشه
- نزدیک
- کد
- همکاری
- تجاری
- تجاری
- مشترک
- عموما
- انجمن
- شرکت
- محاسبه
- کامپیوتر
- علم کامپیوتر
- کامپیوتر
- محاسبه
- مفهوم
- اتصال
- متصل
- ساختن
- سهم
- میتوانست
- زن و شوهر
- دهه
- دفاع
- نشان دادن
- نشان
- متراکم
- بستگی دارد
- طرح
- کشف
- توسعه
- جهت
- مستقیما
- مدیر
- do
- در طی
- تلاش
- هر دو
- مهندسی برق
- الکترونیک
- عنصر
- قادر ساختن
- فعال
- را قادر می سازد
- پایان
- مهندسی
- کافی
- تمام
- خطا
- خطاهای
- ضروری است
- حتی
- بیش از
- بیش از
- تجربه
- تخصص
- توضیح می دهد
- نمایی
- خیلی
- عوامل
- FAIL
- بسیار
- سریعتر
- وفاداری
- رشته
- نام خانوادگی
- بار اول
- برای
- به جلو
- یافت
- پایه
- تاسیس
- کامل
- بودجه
- بعلاوه
- گیتس
- خوب
- گوگل
- فارغ التحصیل
- بزرگ
- بیشتر
- گروه
- آیا
- داشتن
- he
- هنری
- اینجا کلیک نمایید
- عملکرد بالا
- با کیفیت بالا
- بالاتر
- بالاترین
- مشخص کردن
- خیلی
- خود را
- چگونه
- اما
- HTTPS
- آی بی ام
- if
- بلافاصله
- انجام
- اجرا
- مهم
- بهبود
- in
- افزایش
- به طور جداگانه
- افراد
- صنعتی
- اطلاعات
- اثر متقابل
- فعل و انفعالات
- به
- معرفی
- شامل
- IT
- ITS
- پیوستن
- شناخته شده
- کشور کره
- کایل
- لابراتوار
- در مقیاس بزرگ
- نام
- رهبری
- رهبر
- منجر می شود
- سطح
- طول عمر
- پسندیدن
- لینکلن
- زندگی
- منطقی
- طولانی
- دیگر
- از دست رفته
- خیلی
- کم
- ساخت
- روش
- بسیاری
- بالغ
- حداکثر
- حداکثر عرض
- اندازه
- معیارهای
- روش
- متوسط
- میلی ثانیه
- به حداقل می رساند
- MIT
- بیش
- بسیار
- باید
- ملی
- ضروری
- جدید
- اخبار
- بعد
- سر و صدا
- رمان
- اکنون
- عدد
- تعداد
- رخ می دهد
- اتفاق می افتد
- of
- خاموش
- دفتر
- on
- ONE
- عمل
- عملیات
- or
- نشات گرفته
- دیگر
- دیگران
- ما
- خارج
- بهتر از
- به طور کلی
- مقاله
- بخش
- مسیر
- در صد
- انجام دادن
- کارایی
- انجام
- دکترا
- فیزیک
- برنامه
- افلاطون
- هوش داده افلاطون
- PlatoData
- ممکن
- تمرین
- در درجه اول
- شاید
- مشکل
- روند
- معلم
- برنامه
- پیشرفت
- وعده
- امید بخش
- ترویج
- ارائه
- هل دادن
- کوانتومی
- کامپیوتر کوانتومی
- کامپیوترهای کوانتومی
- محاسبات کوانتومی
- تصحیح خطای کوانتومی
- سیستم های کوانتومی
- Qubit
- کیوبیت
- به سرعت
- نرخ
- تحقق بخشیدن
- تازه
- را کاهش می دهد
- نسبتا
- مربوط
- گزارش
- گزارش ها
- تحقیق
- محققان
- حالت ارتجاعی
- نتایج
- این فایل نقد می نویسید:
- راست
- تنومند
- اتاق
- دویدن
- s
- همان
- می گوید:
- مقیاس ها
- مقیاس گذاری
- علم
- دانشمند
- جستجو می کند
- ارشد
- سلسله
- چند
- باید
- نشان داد
- نشان داده شده
- نشان می دهد
- تنها
- کوچک
- چیزی
- ویژه
- به طور خاص
- کارکنان
- شروع می شود
- شروع
- دولت
- ایالات
- گام
- هنوز
- داستان
- قوی
- به شدت
- دانشجو
- دانشجویان
- مطالعات
- چنین
- پشتیبانی
- پیش افتادن از
- سیستم
- سیستم های
- گرفتن
- کار
- تیم
- فن آوری
- تمایل دارد
- قوانین و مقررات
- نسبت به
- که
- La
- اطلاعات
- دولت
- شان
- آنها
- خودشان
- آنجا.
- اینها
- آنها
- فکر می کنم
- این
- فکر
- آستانه
- از طریق
- گره خورده است
- زمان
- بار
- به
- امروز
- امروز
- با هم
- سنتی
- تلاش
- دو
- نوع
- به طور معمول
- ما
- غیر واضح
- ناخواسته
- استفاده کنید
- استفاده
- با استفاده از
- استفاده
- نسخه
- قابل اعتماد
- وارن
- بود
- مسیر..
- we
- خوب
- بود
- چی
- چه زمانی
- که
- در حین
- WHO
- ویلیام
- با
- مهاجرت کاری
- کارگر
- با ارزش
- خواهد بود
- نوشت
- سال
- هنوز
- شما
- زفیرنت