世界

量子コンピューターのquditsの量子誤差補正の最初の成功したデモンストレーション

論理GKP Ququartの実現。クレジット：自然（2025）。 doi：https：//doi.org/10.1038/S41586-025-08899-y 量子コンピューティングの世界では、ヒルベルト空間の次元（量子コンピューターがアクセスできる量子の数の尺度）は、尊敬される所有物です。 Hilbertスペースを大きくすると、より複雑な量子動作が可能になり、量子エラー補正（QEC）を有効にする上で重要な役割を果たします。これは、ノイズやエラーから量子情報を保護するために不可欠です。 イェール大学の研究者による最近の研究 自然 作成されたQudits - 量子情報を保持し、2つ以上の状態に存在できる量子システム。 Qutrit（3レベルの量子システム）とQuquart（4レベルの量子システム）を使用して、研究者は、Gottesman – Kitaev – Preskill（GKP）ボソンコードを使用した高次元量子単位の史上初の実験量子誤差補正を実証しました。 市場のほとんどの量子コンピューターは通常、Qubitsと呼ばれる量子状態を使用して情報を処理します。これは、量子重力により、2つの明確な状態（1）とダウン（0）、および同時に0と1の両方で存在する通常のコンピューターに少し似ています。単一のキットのヒルベルト空間は、2次元の複雑なベクトル空間です。 より大きいので、ヒルベルト空間の場合、キュービットの代わりにquditsの使用は多くの科学的関心を集めています。 quditsは、量子ゲートの構築、アルゴリズムの実行、特別な「魔法」状態の作成、複雑な量子システムのこれまで以上に簡単にシミュレートするなど、厳しいタスクを作成できます。これらの力を活用するために、研究者は、光子、超極性原子、分子、および超伝導回路の助けを借りて、Quditベースの量子コンピューターの構築を長年にわたって費やしてきました。 GKP Quditsを安定化します。クレジット：自然（2025）。 doi：https：//doi.org/10.1038/S41586-025-08899-y 量子コンピューティングの信頼性は、QECに大きく依存しており、騒音や不完全性からの脆弱な量子情報を保護しています。しかし、QECでのほとんどの実験的努力はQubitsのみに焦点を当てているため、Quditsは後部座席を取りました。 この研究の研究者は、QutritとQuquartのエラー修正の最初の実験的実証を提示し、Gottesman – Kitaev – Preskill（GKP）ボソンコードを使用しました。システムを三元および第四紀の量子記憶として最適化するために、研究者は強化学習アルゴリズムを選択しました。これは、試行錯誤の方法を利用してエラーを修正したり量子ゲートを操作したりする最良の方法を見つけた機械学習の一種です。 この実験では、エラー補正のために破壊されたポイントを超えて、より大きなヒルベルト空間のパワーを活用することにより、より実用的でハードウェア効率の高い方法をQECに示しました。 研究者たちは、GKP Qudit状態の光子損失と退位速度の増加が、論理Quditsでエンコードされた量子情報の寿命のわずかな減少につながる可能性があることに注目していますが、見返りに、単一の物理システムでより論理的な量子状態にアクセスできるようにします。 調査結果は、堅牢でスケーラブルな量子コンピューターを実現するという約束を示しており、暗号化、材料科学、および創薬のブレークスルーにつながる可能性があります。 詳細： Benjamin L. Brock et al、Break-evenを超えたquditsの量子誤差補正、 自然…