量子コンピューターが初めて自動エラー訂正を実現

小型の冷却装置は、量子コンピューターの誤動作したコンポーネントを自動的にリセットできます。その性能は、熱を操作することで他の自律量子デバイスも可能になる可能性があることを示唆しています。

量子コンピュータ まだ完全には実用化されていないので、 彼らはミスが多すぎる。実際、このタイプのコンピューターの主要コンポーネントである量子ビットが誤って加熱されてエネルギーが過剰になると、計算が始まる前に誤った状態になってしまう可能性があります。量子ビットを正しい状態に「リセット」する 1 つの方法は、次のとおりです。 彼らを冷やす。

シモーネ・ガスパリネッティ スウェーデンのチャルマーズ工科大学の博士らは、初めてこのタスクを自律型量子「冷蔵庫」に委任した。

研究者らは、小さな超伝導回路から2つの量子ビットと、量子ビットよりも複雑な情報を保存できる1つの「量子ビット」を構築した。 qutrit と量子ビットの 1 つで 2 番目のターゲット量子ビット用の冷蔵庫が形成され、最終的には計算に使用できるようになります。

研究者らは、ターゲット量子ビットのエネルギーが多すぎてエラーが発生した場合に、熱が自動的に量子ビットから流出して他の 2 つの要素に流入するように、3 つのコンポーネント間の相互作用を注意深く設計しました。これにより、ターゲット量子ビットの温度が低下し、リセットされました。このプロセスは自律的であるため、量子ビットと量子トリットの冷蔵庫は外部制御なしでエラーを修正できました。

アーミル・アリ同じくチャルマーズ工科大学の研究者らは、量子ビットをリセットするこのアプローチでは、従来の方法に比べて新しいハードウェアの必要性が少なく、より良い結果が得られたと述べています。量子コンピューターの大幅な再設計や新しいワイヤーの導入がなければ、量子ビットの開始状態は 99.97% の確率で正確でした。対照的に、他のリセット方法では通常 99.8% しか管理できないと彼は言います。

これはその方法を示す強力な例です 熱力学機械 – 熱、エネルギー、温度を扱う – は量子の領域で役立つ可能性がある、と言う ニコール・ユンガー・ハルペルン メリーランド州の国立標準技術研究所でこのプロジェクトに取り組みました。

熱エンジンのような従来の熱力学機械は産業革命全体を引き起こしましたが、これまでのところ、量子熱力学はあまり実用的ではありませんでした。 「私は量子熱力学を役立つものにすることに興味があります。このおそらく有用な自律量子冷蔵庫は、私たちの最初の例です」とユンガー・ハルペルン氏は言います。

「このマシンが実装されて便利になったのはうれしいことです。自律型であるため、外部制御を必要とせず、効率的かつ多用途になるはずです」と氏は言います。 ニコラス・ブルナー スイスのジュネーブ大学で。

ミハウ・ホロデッキ ポーランドのグダニスク大学の研究者らは、超伝導回路で構築された量子コンピューターにとって最も差し迫った問題の一つは、マシンが誤動作しないようにすることだと述べている。 加熱する そしてその後エラーを起こします。新しい実験は、量子ビットを使用して自律量子エンジンを構築するなど、提案されているもののテストされていない多くの同様のプロジェクトに道を開くものだと同氏は言う。

研究者らはすでに、実験をさらに発展させられるかどうかを検討している。たとえば、自律的な組織を作成する可能性があります。 量子時計 あるいは、温度差によって自動的に駆動される他の機能を備えた量子コンピューターを設計することもできます。