量子コンピューティングの最大の問題を解決する競争

量子コンピューターはすでに存在しています、しかし、彼らはあまりにも多くの間違いを犯します。これはおそらく、このテクノロジーが実際に役立つようになるための最大の障害ですが、最近の進歩は、解決策が目前に迫っている可能性を示唆しています。

従来のコンピューターにもエラーは入り込みますが、エラーを修正するための十分に確立された技術があります。これらは冗長性に依存しており、余分なビットを使用して、0 が 1 に誤って切り替わったり、その逆になったりすることを検出します。しかし、量子の世界では、それははるかに困難です。

量子力学の法則により、量子コンピューター内で情報が複製されることは禁止されているため、量子コンピューターの構成要素である量子ビットのグループ全体に情報を分散させ、粒子のペアが量子もつれを介してリンクされるなど、量子環境でのみ存在する現象を利用することによって冗長性を実現する必要があります。これらの量子ビット グループは次のように呼ばれます。 論理量子ビット そして、それらを構築して使用する最適な方法を見つけ出すことは、エラーを排除する最善の方法を決定するために重要です。

最近の進歩の急増により、研究者は楽観的になりました。 「今は誤り訂正において非常に刺激的な時期です。理論と実践が初めて実際に結びつきつつあります。」と彼は言います。 ロバート・シェルコップフ イェール大学で。

量子誤り訂正の障害の 1 つは、論理量子ビットを作成するために必要な量子ビットの数が大きくなる傾向があることであり、そのため量子コンピューター全体のコストが高くつき、構築が困難になります。しかし シャオユウ・リンペン 中国の国際量子アカデミーの彼と彼のチームは最近、必ずしもそうである必要はないことを実証した。

研究者らは、わずか 2 つの超伝導量子ビットを小さな共振器と組み合わせて、エラーが少なく、エラーが発生したときに自動的にフラグを立てることができる 1 つの大きな量子ビットを作成できることを発見しました。次に彼らはさらに一歩進んで、量子もつれによってそのような 3 つの量子ビットをグループ化し、誤ったエラーを発生させずに計算能力を高める方法を示しました。

それで、シェルコップのチームは 最近実証された 量子コンピューター プログラムに必要ないくつかの操作を、同じ種類の量子ビットと、100 万量子ビット操作に 1 回程度の頻度で発生する非常に低いエラー率を使用してどのように実装できるか。

このようなアプローチでは多くのエラーが検出されますが、有用な量子コンピューターには数千の論理量子ビットが含まれている必要があり、一部のエラーは依然として侵入することになります。 アリアン・ヴェズヴァイ Quantum Elements と彼の同僚は、スタートアップ時に、傘の下にレインコートを着るのと同じように、論理量子ビットにさらにエラー保護を追加する方法をテストしました。

重要な考え方は、量子ビットを長時間アイドル状態にさせないことです。これにより、量子ビットの特別な量子特性が失われ、破損してしまいます。研究チームは、アイドル状態の量子ビットに電磁放射の追加の「キック」を与えると、これまでで最も信頼性の高い論理量子ビット間のもつれを生成できることを示しました。

物理量子ビットを論理量子ビットに結合する方法の正確なレシピは、最も正確な計算の一部にとって非常に重要です。 デビッド・ムニョス・ラモ 量子コンピューティング企業Quantinuumと彼の同僚は、水素分子が持つことができる最小のエネルギーを決定するアルゴリズムを調査しているときに発見した。そこでは必要な精度が非常に高いため、基本的なエラー修正方法では不十分です。

誤り訂正プログラムにおけるこのような革新は、量子コンピュータの成功または失敗にとって非常に重要であると述べています。 ジェームス・ウートン Moth Quantumの起動時。 「私たちはまだ、研究者が誤り訂正のすべての部分がどのように組み合わされるかを学んでいる段階にいます。」量子コンピューターはまだエラーなしで効果的に動作することはできませんが、その工学的基盤が現れ始めていると彼は言います。