25 September 2023 — Peneliti MIT melaporkan bahwa mereka telah mendemonstrasikan arsitektur qubit superkonduktor baru yang dapat melakukan operasi antar qubit dengan akurasi lebih tinggi, mengatasi hambatan penggunaan komputer kuantum secara komersial: koreksi kesalahan.
Para peneliti menggunakan jenis qubit superkonduktor yang relatif baru, yang dikenal sebagai fluksonium, yang memiliki umur lebih panjang daripada qubit superkonduktor yang umum digunakan. Untuk mewujudkan janji atau komputasi kuantum, kode koreksi kesalahan versi kuantum harus mampu memperhitungkan kesalahan komputasi lebih cepat daripada yang terjadi. Namun, komputer kuantum saat ini belum cukup kuat untuk merealisasikan koreksi kesalahan pada skala yang relevan secara komersial.
Arsitektur yang digunakan oleh para peneliti MIT melibatkan elemen penghubung khusus antara dua qubit fluksonium yang memungkinkan mereka melakukan operasi logis, yang dikenal sebagai gerbang, dengan cara yang sangat akurat. Ini menekan jenis interaksi latar belakang yang tidak diinginkan yang dapat menimbulkan kesalahan dalam operasi kuantum.
Pendekatan ini memungkinkan gerbang dua qubit dengan akurasi melebihi 99.9 persen dan gerbang qubit tunggal dengan akurasi 99.99 persen. Selain itu, para peneliti mengimplementasikan arsitektur ini pada sebuah chip menggunakan proses fabrikasi yang dapat diperluas.
“Membangun komputer kuantum skala besar dimulai dengan qubit dan gerbang yang kuat. Kami menunjukkan sistem dua qubit yang sangat menjanjikan dan memaparkan banyak keuntungannya untuk penskalaan. Langkah kami selanjutnya adalah meningkatkan jumlah qubit,” kata Leon Ding PhD '23, yang merupakan mahasiswa pascasarjana fisika di kelompok Engineering Quantum Systems (EQuS) dan merupakan penulis utama makalah tentang arsitektur ini.
Ding menulis makalah dengan Max Hays, seorang postdoc EQuS; Youngkyu Sung PhD '22; Bharath Kannan PhD '22, yang kini menjadi CEO Atlantic Quantum; Kyle Serniak, staf ilmuwan dan ketua tim di MIT Lincoln Laboratory; dan penulis senior William D. Oliver, profesor teknik elektro dan ilmu komputer dan fisika Henry Ellis Warren, direktur Pusat Teknik Kuantum, pemimpin EQuS, dan direktur asosiasi Laboratorium Penelitian Elektronika; serta lainnya di MIT dan MIT Lincoln Laboratory. Penelitian ini muncul hari ini di Ulasan Fisik X.
Versi Baru dari Fluxonium Qubit
Dalam komputer klasik, gerbang adalah operasi logis yang dilakukan pada bit (rangkaian 1 dan 0) yang memungkinkan komputasi. Gerbang masuk komputasi kuantum dapat dipikirkan dengan cara yang sama — gerbang qubit tunggal adalah operasi logis pada satu qubit, sedangkan gerbang dua qubit adalah operasi yang bergantung pada status dua qubit yang terhubung.
Fidelity mengukur keakuratan operasi kuantum yang dilakukan pada gerbang ini. Gerbang dengan fidelitas tertinggi sangat penting karena kesalahan kuantum terakumulasi secara eksponensial. Dengan miliaran operasi kuantum yang terjadi dalam sistem berskala besar, kesalahan dalam jumlah yang tampaknya kecil dapat dengan cepat menyebabkan kegagalan seluruh sistem.
Dalam praktiknya, seseorang akan menggunakan kode koreksi kesalahan untuk mencapai tingkat kesalahan yang rendah. Namun, ada “batas ketelitian” yang harus dilampaui oleh operasi untuk menerapkan kode ini. Selain itu, mendorong fidelitas jauh melampaui ambang batas ini akan mengurangi biaya overhead yang diperlukan untuk mengimplementasikan kode koreksi kesalahan.
Selama lebih dari satu dekade, para peneliti terutama menggunakan qubit transmon dalam upaya mereka membangun komputer kuantum. Jenis qubit superkonduktor lainnya, yang dikenal sebagai qubit fluksonium, muncul baru-baru ini. Qubit fluksonium telah terbukti memiliki masa hidup atau waktu koherensi yang lebih lama dibandingkan qubit transmon.
Waktu koherensi adalah ukuran berapa lama suatu qubit dapat melakukan operasi atau menjalankan algoritma sebelum semua informasi dalam qubit hilang.
“Semakin lama suatu qubit hidup, semakin tinggi fidelitas operasi yang cenderung dipromosikannya. Kedua angka ini diikat menjadi satu. Namun masih belum jelas, meskipun qubit fluksonium itu sendiri memiliki kinerja yang cukup baik, apakah Anda dapat melakukan gerbang yang baik pada qubit tersebut,” kata Ding.
Untuk pertama kalinya, Ding dan kolaboratornya menemukan cara untuk menggunakan qubit yang berumur lebih panjang ini dalam arsitektur yang dapat mendukung gerbang yang sangat kuat dan memiliki ketelitian tinggi. Dalam arsitekturnya, qubit fluksonium mampu mencapai waktu koherensi lebih dari satu milidetik, sekitar 10 kali lebih lama dibandingkan qubit transmon tradisional.
“Selama beberapa tahun terakhir, ada beberapa demonstrasi fluksonium yang mengungguli transmon pada tingkat qubit tunggal,” kata Hays. “Pekerjaan kami menunjukkan bahwa peningkatan kinerja ini juga dapat diperluas ke interaksi antar qubit.”
Qubit fluksonium dikembangkan melalui kerja sama erat dengan MIT Lincoln Laboratory, (MIT-LL), yang memiliki keahlian dalam desain dan fabrikasi teknologi qubit superkonduktor yang dapat diperluas.
“Eksperimen ini merupakan contoh dari apa yang kami sebut 'model satu tim': kolaborasi erat antara grup EQuS dan tim qubit superkonduktor di MIT-LL,” kata Serniak. “Perlu disoroti di sini khususnya kontribusi tim fabrikasi di MIT-LL — mereka mengembangkan kemampuan untuk membangun susunan padat lebih dari 100 persimpangan Josephson khusus untuk fluksonium dan sirkuit qubit baru lainnya.”
Koneksi yang Lebih Kuat
Arsitektur baru mereka melibatkan sirkuit yang memiliki dua qubit fluksonium di kedua ujungnya, dengan transmon coupler yang dapat disetel di tengah untuk menggabungkan keduanya. Arsitektur fluksonium-transmon-fluksonium (FTF) ini memungkinkan penggandengan yang lebih kuat dibandingkan metode yang menghubungkan dua qubit fluksonium secara langsung.
FTF juga meminimalkan interaksi yang tidak diinginkan yang terjadi di latar belakang selama operasi kuantum. Biasanya, sambungan yang lebih kuat antar qubit dapat menyebabkan lebih banyak kebisingan latar belakang yang terus-menerus, yang dikenal sebagai interaksi ZZ statis. Namun arsitektur FTF mengatasi masalah ini.
Kemampuan untuk menekan interaksi yang tidak diinginkan ini dan waktu koherensi yang lebih lama dari qubit fluksonium adalah dua faktor yang memungkinkan para peneliti menunjukkan kesetiaan gerbang qubit tunggal sebesar 99.99 persen dan kesetiaan gerbang dua qubit sebesar 99.9 persen.
Kesetiaan gerbang ini jauh di atas ambang batas yang diperlukan untuk kode koreksi kesalahan umum tertentu, dan harus memungkinkan deteksi kesalahan dalam sistem skala besar.
“Koreksi kesalahan kuantum membangun ketahanan sistem melalui redundansi. Dengan menambahkan lebih banyak qubit, kita dapat meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan, asalkan masing-masing qubit 'cukup baik'. Bayangkan mencoba melakukan tugas dengan ruangan yang penuh dengan anak taman kanak-kanak. Itu merupakan kekacauan besar, dan menambahkan lebih banyak anak taman kanak-kanak tidak akan membuat keadaan menjadi lebih baik,” jelas Oliver. “Namun, beberapa mahasiswa pascasarjana yang matang bekerja sama menghasilkan kinerja yang melebihi salah satu individu — itulah konsep ambang batasnya. Meskipun masih banyak yang harus dilakukan untuk membangun komputer kuantum yang dapat diperluas, hal itu dimulai dengan memiliki operasi kuantum berkualitas tinggi yang jauh di atas ambang batas.”
Berdasarkan hasil ini, Ding, Sung, Kannan, Oliver, dan lainnya baru-baru ini mendirikan startup komputasi kuantum, Kuantum Atlantik. Perusahaan berupaya menggunakan qubit fluksonium untuk membangun komputer kuantum yang layak untuk aplikasi komersial dan industri.
“Hasil ini dapat segera diterapkan dan dapat mengubah keadaan seluruh lapangan. Hal ini menunjukkan kepada masyarakat bahwa ada jalan alternatif ke depan. Kami sangat yakin bahwa arsitektur ini, atau sesuatu seperti ini yang menggunakan qubit fluksonium, menunjukkan harapan besar dalam membangun komputer kuantum yang berguna dan toleran terhadap kesalahan,” kata Kannan.
Meskipun komputer seperti itu mungkin masih akan ada 10 tahun lagi, penelitian ini merupakan langkah penting ke arah yang benar, tambahnya. Selanjutnya, para peneliti berencana untuk menunjukkan keunggulan arsitektur FTF dalam sistem dengan lebih dari dua qubit yang terhubung.
Pekerjaan ini sebagian didanai oleh Kantor Riset Angkatan Darat AS, Wakil Menteri Pertahanan untuk Riset dan Teknik, beasiswa IBM PhD, Korea Foundation for Advance Studies, dan Program Beasiswa Pascasarjana Sains dan Teknik Pertahanan Nasional.
Sumber: Ini adalah versi revisi dari cerita Adam Zewe, Berita MIT
- Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
- PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
- PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
- PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
- PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
- Sumber: https://insidehpc.com/2023/09/mit-qubit-architecture-achieves-progress-on-quantum-error-correction/
- :memiliki
- :adalah
- :bukan
- 10
- 100
- 13
- 2023
- 25
- 9
- a
- kemampuan
- Sanggup
- Tentang Kami
- atas
- Akun
- Mengumpulkan
- ketepatan
- tepat
- Mencapai
- Mencapai
- sebenarnya
- Adam
- menambahkan
- tambahan
- menangani
- Menambahkan
- memajukan
- keuntungan
- algoritma
- Semua
- juga
- jumlah
- an
- analisis
- dan
- Lain
- Apa pun
- muncul
- berlaku
- aplikasi
- pendekatan
- arsitektur
- ADALAH
- Tentara
- AS
- Menghubungkan
- At
- penulis
- jauh
- latar belakang
- BE
- karena
- menjadi
- sebelum
- Percaya
- Lebih baik
- antara
- Luar
- miliaran
- mendorong
- membangun
- Bangunan
- membangun
- tapi
- by
- panggilan
- CAN
- kemampuan
- Menyebabkan
- pusat
- ceo
- tertentu
- perubahan
- Kekacauan
- keping
- Penyelesaian
- Kode
- kolaborasi
- komersial
- secara komersial
- Umum
- umum
- masyarakat
- perusahaan
- komputasi
- komputer
- Komputer Ilmu
- komputer
- komputasi
- konsep
- Terhubung
- terhubung
- membangun
- kontribusi
- bisa
- sepasang
- dasawarsa
- Pertahanan
- mendemonstrasikan
- menunjukkan
- padat
- tergantung
- Mendesain
- Deteksi
- dikembangkan
- arah
- langsung
- Kepala
- do
- selama
- upaya
- antara
- elektro
- Elektronik
- elemen
- aktif
- diaktifkan
- memungkinkan
- akhir
- Teknik
- cukup
- Seluruh
- kesalahan
- kesalahan
- penting
- Bahkan
- melampaui
- melebihi
- eksperimen
- keahlian
- Menjelaskan
- eksponensial
- sangat
- faktor
- GAGAL
- jauh
- lebih cepat
- kesetiaan
- bidang
- Pertama
- pertama kali
- Untuk
- Depan
- ditemukan
- Prinsip Dasar
- Didirikan di
- penuh
- yg disimpan
- Selanjutnya
- Gates
- baik
- lulus
- besar
- lebih besar
- Kelompok
- Memiliki
- memiliki
- he
- henry
- di sini
- kinerja tinggi
- berkualitas tinggi
- lebih tinggi
- paling tinggi
- menyoroti
- sangat
- -nya
- Seterpercayaapakah Olymp Trade? Kesimpulan
- Namun
- HTTPS
- IBM
- if
- segera
- melaksanakan
- diimplementasikan
- penting
- memperbaiki
- in
- Meningkatkan
- Secara individual
- individu
- industri
- informasi
- interaksi
- interaksi
- ke
- memperkenalkan
- melibatkan
- IT
- NYA
- ikut
- dikenal
- Korea
- kyle
- laboratorium
- besar-besaran
- Terakhir
- memimpin
- pemimpin
- Memimpin
- Tingkat
- masa hidup
- 'like'
- Lincoln
- hidup
- logis
- Panjang
- lagi
- kalah
- Lot
- Rendah
- membuat
- cara
- banyak
- dewasa
- max
- max-width
- mengukur
- ukuran
- metode
- Tengah
- mili detik
- meminimalkan
- MIT
- lebih
- banyak
- harus
- nasional
- dibutuhkan
- New
- berita
- berikutnya
- Kebisingan
- novel
- sekarang
- jumlah
- nomor
- terjadi
- terjadi
- of
- lepas
- Office
- on
- ONE
- operasi
- Operasi
- or
- berasal
- Lainnya
- Lainnya
- kami
- di luar
- mengungguli
- secara keseluruhan
- kertas
- bagian
- path
- persen
- melakukan
- prestasi
- dilakukan
- phd
- Fisika
- rencana
- plato
- Kecerdasan Data Plato
- Data Plato
- mungkin
- praktek
- terutama
- mungkin
- Masalah
- proses
- Profesor
- program
- Kemajuan
- janji
- menjanjikan
- mendorong
- disediakan
- Mendorong
- Kuantum
- Komputer Kuantum
- komputer kuantum
- komputasi kuantum
- koreksi kesalahan kuantum
- sistem kuantum
- qubit
- qubit
- segera
- Tarif
- menyadari
- baru-baru ini
- mengurangi
- relatif
- relevan
- melaporkan
- laporan
- penelitian
- peneliti
- ketahanan
- Hasil
- ulasan
- benar
- kuat
- Kamar
- Run
- s
- sama
- mengatakan
- sisik
- skala
- Ilmu
- ilmuwan
- Mencari
- senior
- Seri
- beberapa
- harus
- menunjukkan
- ditunjukkan
- Pertunjukkan
- tunggal
- kecil
- sesuatu
- khusus
- Secara khusus
- Staf
- dimulai
- startup
- Negara
- Negara
- Langkah
- Masih
- Cerita
- lebih kuat
- sangat
- mahasiswa
- Siswa
- studi
- seperti itu
- mendukung
- melampaui
- sistem
- sistem
- Mengambil
- tugas
- tim
- Teknologi
- cenderung
- istilah
- dari
- bahwa
- Grafik
- informasi
- Negara
- mereka
- Mereka
- diri
- Sana.
- Ini
- mereka
- berpikir
- ini
- pikir
- ambang
- Melalui
- Terjalin
- waktu
- kali
- untuk
- hari ini
- hari ini
- bersama
- tradisional
- mencoba
- dua
- mengetik
- khas
- kami
- tidak jelas
- tidak diinginkan
- menggunakan
- bekas
- menggunakan
- dimanfaatkan
- versi
- giat
- warren
- adalah
- Cara..
- we
- BAIK
- adalah
- Apa
- ketika
- yang
- sementara
- SIAPA
- william
- dengan
- Kerja
- kerja
- bernilai
- akan
- menulis
- tahun
- namun
- kamu
- zephyrnet.dll