Az Neumann Társaság blogja a legfejlettebb infokom technológiákról

Jelenből a Jövőbe

Jelenből a Jövőbe

Hogyan építsünk pontosabb kvantumszámítógépet?

2021. április 23. - ferenck

Az Amazon felhőszámításokkal foglalkozó Amazon Webszolgáltatások (AWS) leányvállalata új kvantumszámítógép-architektúráról közölt tanulmányt. Ha sikerül megvalósítaniuk, a hibakorrekció új szabványát jelentheti.

A gép egyelőre teljesen elméleti, viszont újfajta módszerrel irányítja a kvantumbiteket (qubiteket), így garantálva a lehető legpontosabb számításokat. Az anyagra valószínűleg sokan felkapják a fejüket, mert a kvantum hibakorrekció (QEC) a terület egyik leggyorsabban megoldandó problémája. Amíg nem sikerül, nehéz lesz hatékony kvantumszámítógépek fejlesztése. A mai rendszerek ugyanis hemzsegnek a hibáktól.

A qubitek sajnos nagyon instabilak, és a kvantumállapotuk külső környezetben azonnal összeomolhat, és így a számítások sem megbízhatók. Sok kutató dolgozik a hibadetektálás és a korrekció hatékony módszerein.

amazon_quantum.jpg

Kvantumalgoritmusokhoz többmillió vagy milliárd kvantumkapu kellhet, ezek a kapuk az alapjaik. Jelenlegi állapotukban viszont hajlamosak hibázni. A hibaráta ugyan csökken, de még mindig nagyságrendekkel több, mint amennyit egy megbízható algoritmus „elbír.” További csökkentésükhöz a fizikai szinten is új megközelítéseket kell alkalmazni.

A hagyományos módszer, az aktív QEC sok „nem tökéletes” vagy „fizikai” qubittel javítja ki a hibásnak azonosított qubitet, visszaállítva a részecske pontos állapotát. Az így létrehozott, irányítható qubit a logikai qubit.

Az aktív QEC azonban komoly hardverteljesítményt igényel. Mivel minden egyes logikai qubit kódolásához sok fizikai qubit szükséges, a masszív qubit áramkörökből álló univerzális kvantumszámítógép felépítése rendkívül nehéz feladat.

A passzív QEC megközelítés hibákkal szembeni stabilitással rendelkező fizikai számítási rendszer építésére összpontosít. E munkák zöme egyelőre csak a kísérleti szakasznál tart, a módszerrel viszont megteremthető a belső hibatűrés, amellyel felgyorsulna a nagymennyiségű qubitet tartalmazó kvantumszámítógépek fejlesztése.

Az AWS kutatói a két módszert kombinálva vázolták fel az elvileg pontosabb gépet. A rendszer passzív QEC formán alapul, a qubiteket oszcillátorban tartják a szuperpozíció állapotában, miközben a kvantumállapot fenntartására, fotonpárokat tesznek bele, vonnak ki belőle. Bizonyos hibatípusok ritkábbak, míg mások korrigálása passzív és aktív QEC technikák szigorúbb kombinációival érhető el.

Az eredmények bíztatóak, ám az elméleti architektúra fizikai eszközre alkalmazása előtt több kihívást meg kell még oldani. Az AWS mindenesetre úgy tűnik, felgyorsítja a fejlesztéseket, amely jelzés is egyben: az IBM, a Google, a Microsoft és mások mellett az Amazon is részt vesz a kvantum-versenyfutásban.

A bejegyzés trackback címe:

https://jelenbolajovobe.blog.hu/api/trackback/id/tr216508840
süti beállítások módosítása