پیشرفت کوانتومی: محققان از کنترل کامل یک سیستم سه کیوبیت سخن می‌گویند

تصحیح خطا در یک سیستم کیوبیت سیلیکونی توسط محققان نشان داده شد.

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۹ سپتامبر ۲۰۲۲
لینک منبع Quantum Breakthrough: Researchers Demonstrate Full Control of a Three-Qubit System

با نشان دادن تصحیح خطا در یک دستگاه محاسبات کوانتومی مبتنی بر سیلیکون سه کیوبیت، محققان دانشگاه کالیفرنیا در ژاپن پیشرفت قابل‌توجهی به سمت محاسبات کوانتومی در مقیاس بزرگ داشته‌اند. این تحقیق، که در Nature منتشر شد، می‌تواند به ساختن کامپیوترهای کوانتومی عملی به یک واقعیت کمک کند.

کامپیوترهای کوانتومی در حال حاضر یک زمینه مهم مطالعه هستند زیرا آن‌ها قول می‌دهند که مشکلات مهمی را حل کنند که با کامپیوترهای معمولی قابل‌حل نیستند. به جای استفاده از بیت‌های دوتایی ساده 1 یا 0 ذاتی در رایانه‌های سنتی، آن‌ها از حالت‌های روی هم قرار گرفتن فیزیک کوانتومی استفاده می‌کنند. با این حال، آن‌ها بسیار حساس به نویز محیط و مشکلات دیگر، مانند انسجام، به دلیل طراحی متفاوت خود و نیاز به تصحیح خطا برای انجام محاسبات دقیق هستند.

امروزه انتخاب سیستم‌هایی که بتوانند به عنوان بهترین کیوبیت‌ها یا واحدهای اساسی مورد نیاز برای انجام محاسبات کوانتومی عمل کنند، یک چالش مهم است. هر سیستم آینده‌نگر مزایا و معایب خاص خود را دارد. امروزه سیستم‌های محبوب شامل مدارها و یون‌های ابررسانا هستند که مزیت آن‌ها داشتن نوعی اصلاح خطا است که آن‌ها را قادر می‌سازد تا در کاربردهای دنیای واقعی استفاده شوند، اگرچه در مقیاس محدود.

فن‌آوری کوانتومی مبتنی بر سیلیکون، که به تازگی شروع به توسعه کرده‌است، به عنوان یک مزیت شناخته شده‌است که در آن از یک نانو ساختار نیمه‌هادی در مقایسه با آنچه که اغلب برای ادغام میلیاردها ترانزیستور در یک تراشه فشرده استفاده می‌شود، استفاده می‌کند، و از این رو به طور بالقوه از فن‌آوری تولید موجود سود می‌برد.

با این حال، یک مشکل عمده با تکنولوژی مبتنی بر سیلیکون این است که فقدان تکنولوژی برای اتصال خطا وجود دارد. محققان قبلا کنترل دو کیوبیت را نشان داده‌اند، اما این برای تصحیح خطا کافی نیست، که نیاز به یک سیستم سه کیوبیت دارد.

در تحقیقات فعلی که توسط محققان مرکز RIKEN برای علوم مواد اضطراری و مرکز RIKEN برای محاسبات کوانتومی انجام شد، این گروه به این موفقیت دست یافتند و کنترل کامل یک سیستم سه کیوبیت (یکی از بزرگترین سیستم‌های کیوبیت در سیلیکون) را نشان دادند. بنابراین یک نمونه اولیه برای اولین بار از تصحیح خطای کوانتومی در سیلیکون ارائه می‌شود. آن‌ها با پیاده‌سازی یک گیت کوانتومی سه کیوبیت توفتولی به این هدف دست یافتند.

با توجه به کنتا تاکدا، اولین نویسنده این مقاله، ایده اجرای یک کد تصحیح خطای کوانتومی در نقاط کوانتومی حدود یک دهه پیش پیشنهاد شد، بنابراین این یک مفهوم کاملا جدید نیست، بلکه مجموعه‌ای از پیشرفت‌ها در مواد، ساخت دستگاه و تکنیک‌های اندازه‌گیری به ما اجازه موفقیت در این تلاش را می‌دهد. ما بسیار خوشحالیم که به این هدف رسیده‌ایم.

به گفته سیگو تارچا، رهبر گروه تحقیقاتی، گام بعدی ما افزایش مقیاس سیستم خواهد بود. ما فکر می‌کنیم که افزایش مقیاس قدم بعدی است. برای این کار، کار با گروه‌های صنعتی نیمه‌رسانا که قادر به ساخت دستگاه‌های کوانتومی مبتنی بر سیلیکون در مقیاس بزرگ هستند، خوب خواهد بود.

این متن با استفاده از ربات ترجمه مقالات فیزیک کوانتوم ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.