By Kenna Hughes-Castleberry publicado em 12 de janeiro de 2024
O “Journal Club” do IQT é uma série de artigos semanais que analisa um artigo recente de pesquisa em tecnologia quântica e discute seus impactos no ecossistema quântico. Este artigo discute um artigo recente publicado em Resultados em Física por pesquisadores de vários institutos do Oriente Médio que analisam computadores quânticos supercondutores com portas emaranhadas de dois qubits.
Embora muitos tipos diferentes de computadores quânticos estejam sendo desenvolvidos, os computadores quânticos supercondutores são de particular interesse para muitas empresas devido às suas vantagens previstas de escalabilidade, maior fidelidade e tempos de coerência mais longos. Computadores quânticos supercondutores usam circuitos feitos de materiais supercondutores para criar qubits. Esses qubits podem existir em um estado de 0, 1 ou qualquer superposição quântica desses estados, permitindo-lhes realizar cálculos complexos com muito mais eficiência do que os computadores clássicos em determinados cenários.
Para entender melhor a mecânica de construção de um computador quântico supercondutor, os pesquisadores Muhammad AbuGhanem e Hichem Eleuch, cujas associações são com vários institutos do Oriente Médio, apresentaram uma análise abrangente de uma porta emaranhada de dois qubits, denominada porta Dagwood Bumstead (DB), em o contexto de quantum ruidoso de escala intermediária (NISQ) computadores. “Dagwood Bumstead” refere-se a um personagem de desenho animado americano. Os pesquisadores publicaram suas descobertas em Resultados em Física.
Um mergulho nos portões emaranhados de dois Qubits
Esses computadores, particularmente aqueles baseados em qubits supercondutores, têm mostrado desempenho superior em comparação aos esquemas de computação clássicos. No entanto, eles enfrentam desafios significativos devido a erros nas portas emaranhadas de dois qubits, que são cruciais para a criação de estados emaranhados necessários para a computação quântica.
A porta DB é investigada neste estudo por seu potencial para executar algoritmos complexos em computadores quânticos, especialmente aqueles que utilizam qubits supercondutores. A porta foi realizada usando dois qubits Josephson Superconducting acoplados capacitivamente com base em uma configuração experimental de um estudo anterior. Os pesquisadores conduziram uma caracterização detalhada da porta DB usando tomografia de processo quântico (QPT) e tomografia de estado quântico (QST) em vários ambientes: sem ruído, barulhento e em condições reais. IBM computador quântico.
O desempenho do portão DB foi avaliado por meio desses experimentos de tomografia, revelando uma fidelidade média do portão de 0.85450, com fidelidade de processo medida em 0.8069705 e fidelidade de estado em 0.8858750. Esses resultados são significativos porque oferecem insights sobre a funcionalidade do portão em diferentes ambientes quânticos, destacando os desafios e o potencial do portão DB em dispositivos NISQ.
Os impactos nos qubits supercondutores
Este estudo é fundamental para a compreensão das limitações e capacidades dos dispositivos NISQ, particularmente no domínio dos qubits supercondutores. As descobertas ressaltam a importância de corrigir erros em portas emaranhadas de dois qubits para explorar totalmente o poder computacional dos computadores quânticos. A implementação e análise bem-sucedidas do DB gate representam um passo em frente no desenvolvimento de arquiteturas de computação quântica escaláveis, potencialmente levando a computações quânticas mais eficientes que superam os métodos clássicos na resolução de problemas complexos.
Ao avançar na compreensão e no desempenho de portas emaranhadas de dois qubits, este trabalho contribui para resolver um dos principais obstáculos no desenvolvimento de computadores quânticos confiáveis. As portas aprimoradas de dois qubit melhoram diretamente a fidelidade e a escalabilidade dos sistemas de computação quântica, o que é crucial para a transição dos atuais dispositivos NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) para computadores quânticos mais avançados e resistentes a erros. Este progresso pode acelerar as aplicações práticas da computação quântica em vários setores, incluindo o farmacêutico para a descoberta de medicamentos, o financeiro para otimizações complexas e a segurança cibernética para métodos avançados de encriptação. Além disso, a maior fiabilidade dos cálculos quânticos resultante de tal investigação poderia atrair maiores investimentos e colaborações na indústria quântica, impulsionando ainda mais o desenvolvimento de tecnologias quânticas. Em essência, as conclusões do artigo são um avanço técnico e um passo fundamental que poderia estimular o crescimento e a inovação significativos no setor da computação quântica.
Kenna Hughes-Castleberry é editora-chefe da Inside Quantum Technology e comunicadora científica da JILA (uma parceria entre a University of Colorado Boulder e o NIST). Suas áreas de escrita incluem tecnologia profunda, computação quântica e IA. Seu trabalho foi apresentado na Scientific American, Discover Magazine, New Scientist, Ars Technica e muito mais.
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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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