By Kenna Hughes-Castleberry pubblicato il 12 gennaio 2024
Il "Journal Club" di IQT è una serie di articoli settimanali che analizza un recente documento di ricerca sulla tecnologia quantistica e ne discute gli impatti sull'ecosistema quantistico. Questo articolo discute un recente articolo pubblicato in Risultati in fisica da ricercatori di vari istituti del Medio Oriente che studiano computer quantistici superconduttori con porte entanglement a due qubit.
Mentre vengono sviluppati molti tipi diversi di computer quantistici, i computer quantistici superconduttori sono di particolare interesse per molte aziende a causa dei vantaggi previsti in termini di scalabilità, maggiore fedeltà e tempi di coerenza più lunghi. I computer quantistici superconduttori utilizzano circuiti realizzati con materiali superconduttori per creare qubit. Questi qubit possono esistere nello stato 0, 1 o in qualsiasi sovrapposizione quantistica di questi stati, consentendo loro di eseguire calcoli complessi in modo molto più efficiente rispetto ai computer classici in determinati scenari.
Per comprendere ulteriormente i meccanismi di costruzione di un computer quantistico superconduttore, i ricercatori Muhammad AbuGhanem e Hichem Eleuch, i cui rapporti sono con vari istituti del Medio Oriente, hanno presentato un'analisi completa di una porta entanglement a due qubit, chiamata porta Dagwood Bumstead (DB), in il contesto dei quanti rumorosi su scala intermedia (NISQ) computer. "Dagwood Bumstead" si riferisce a un personaggio dei cartoni animati americani. I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati in Risultati in fisica.
Un tuffo nelle porte intrecciate a due Qubit
Questi computer, in particolare quelli basati su qubit superconduttori, hanno mostrato prestazioni superiori rispetto agli schemi informatici classici. Tuttavia, devono affrontare sfide significative a causa di errori nelle porte entangled a due qubit, che sono cruciali per creare stati entangled necessari per il calcolo quantistico.
In questo studio si studia la porta DB per il suo potenziale di eseguire algoritmi complessi su computer quantistici, in particolare quelli che utilizzano qubit superconduttori. Il cancello è stato realizzato utilizzando due qubit superconduttori Josephson accoppiati capacitivamente sulla base di una configurazione sperimentale di uno studio precedente. I ricercatori hanno condotto una caratterizzazione dettagliata del gate DB utilizzando la tomografia di processo quantistico (QPT) e la tomografia di stato quantistico (QST) in vari ambienti: silenziosi, rumorosi e su un ambiente reale. IBM computer quantistico.
Le prestazioni del gate DB sono state valutate attraverso questi esperimenti di tomografia, rivelando una fedeltà media del gate di 0.85450, con fedeltà del processo misurata a 0.8069705 e fedeltà dello stato a 0.8858750. Questi risultati sono significativi in quanto offrono approfondimenti sulla funzionalità della porta in diversi ambienti quantistici, evidenziando le sfide e il potenziale della porta DB nei dispositivi NISQ.
Gli impatti sui qubit superconduttori
Questo studio è fondamentale per comprendere i limiti e le capacità dei dispositivi NISQ, in particolare nel campo dei qubit superconduttori. I risultati sottolineano l’importanza di affrontare gli errori nelle porte entanglement a due qubit per sfruttare appieno la potenza computazionale dei computer quantistici. L’implementazione e l’analisi di successo del cancello DB rappresentano un passo avanti nello sviluppo di architetture di calcolo quantistico scalabili, portando potenzialmente a calcoli quantistici più efficienti che superano i metodi classici nella risoluzione di problemi complessi.
Facendo avanzare la comprensione e le prestazioni delle porte entanglement a due qubit, questo lavoro contribuisce ad affrontare uno dei maggiori ostacoli allo sviluppo di computer quantistici affidabili. Il miglioramento delle porte a due qubit migliora direttamente la fedeltà e la scalabilità dei sistemi di calcolo quantistico, il che è fondamentale per la transizione dagli attuali dispositivi NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) a computer quantistici più avanzati e resistenti agli errori. Questo progresso può accelerare le applicazioni pratiche dell’informatica quantistica in vari settori, tra cui quello farmaceutico per la scoperta di farmaci, la finanza per ottimizzazioni complesse e la sicurezza informatica per metodi di crittografia avanzati. Inoltre, la maggiore affidabilità dei calcoli quantistici derivante da tale ricerca potrebbe attrarre maggiori investimenti e collaborazioni nell’industria quantistica, spingendo ulteriormente lo sviluppo delle tecnologie quantistiche. In sostanza, i risultati dell’articolo rappresentano un progresso tecnico e un passo fondamentale che potrebbe stimolare una crescita e un’innovazione significative nel settore dell’informatica quantistica.
Kenna Hughes-Castleberry è caporedattore di Inside Quantum Technology e comunicatore scientifico presso JILA (una partnership tra l'Università del Colorado Boulder e il NIST). I suoi ritmi di scrittura includono la tecnologia profonda, l'informatica quantistica e l'intelligenza artificiale. Il suo lavoro è stato presentato su Scientific American, Discover Magazine, New Scientist, Ars Technica e altro ancora.
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- Fonte: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/iqts-journal-club-a-look-at-two-qubit-entangling-gates-for-superconducting-quantum-computers/
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