Kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarlar tarafından ele alınamayan bazı optimizasyon ve veri işleme problemlerini çözme potansiyeline sahiptir. Şimdiye kadar geliştirilen en umut verici kuantum bilgi işlem platformlarının çoğu, süper iletken kubitlere, süper iletken malzemelere dayanan küçük devrelere dayanmaktadır.
İyi performanslarına rağmen, en süper iletken kuantum işlemciler hala ölçeklendirme ve dağıtımlarını önleyen önemli sınırlamalar sergilemektedir. Bunlar frekans kalabalıklaşmasını (yani, üst üste binen rezonans frekansları olan çoklu kubitler arasındaki bir girişim) ve birkaç kubitin kontrolü veya ölçümü ile ilişkili zorlukları içerir.
Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için, bazı fizikçiler ve mühendisler, daha büyük bir sistem olarak hareket eden birkaç küçük işlemci arasındaki bağlantıyı gerektiren dağıtılmış kuantum hesaplamayı gerçekleştirme olasılığını araştırıyorlar. Bu, sözde dolaşan kapıların kurulmasını, aynı anda iki veya daha fazla kubit üzerinde hareket eden ve bunları dolaşma olarak bilinen kuantum mekanik etki ile bağlayan talimatların kurulmasını gerektirecektir.
Pekin Kuantum Bilgi Bilimleri Akademisi ve Çin Bilimler Akademisi’ndeki araştırmacılar, yakın zamanda iki uzak süper iletken kuantum işlemcisi arasında yüksek sadakatli karışık kapılar yaratmak için yeni bir yaklaşım getirdiler. Son bir makalede, Fiziksel İnceleme Mektupları30 cm aralıklı iki işlemci arasında yüksek sadakatli dolaşma kapılarının gerçekleştiğini bildirdiler.
Makalenin ortak yazarı Wen-Gang Zhang, “Bu çalışma, geçen yıl Dr. Fei Yan’ın (ortak yazarlardan biri) oluşturduğu bir sorudan kaynaklandı.” Dedi. “Diye sordu, ‘İki uzak kuantum yongası arasında iki küstah bir dolgu kapısı fark edebilir miyiz?”
“Makalede belirtildiği gibi, kuantum yongaları arasındaki uzak bağlantılar daha önce gösterilmiştir. Bununla birlikte, bu uygulamalar her zaman devre tabanlı kuantum hesaplama için doğal olarak uygun olmayan bir süreç olan kuantum durumu transferine (QST) dayanmaktadır. Başka bir deyişle, QST doğrudan evrensel kuantum hesaplamasını etkinleştiremez.”
Ekibin son çalışmasının temel amacı, uzaktan kuantum yongaları arasında dolaşma kapılarını gerçekleştirmek için QST tabanlı yaklaşımların sınırlamalarının üstesinden gelmekti. Özellikle, araştırmacılar CNOT ve CZ olarak bilinen yaygın olarak kullanılan iki kbit dolaşan iki kapıyı gerçekleştirebildiler.
Zhang, “Çapraz rezonans etkisini kullanarak iki kbit dolangling kapılarını (mükemmel aşantı) fark ettik,” diye açıkladı Zhang. “Etki, aynı çipte yakın olan süper iletken kubitler arasında dolaşma kapılarını gerçekleştirmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu eserlerde, kubitler aralarındaki kapasitörlerle birleştirilir. Bizim fikrimiz, lineer harmonik osilatörün de iki kupayı birleştirmek için kullanılabileceği ve uzun bir mikrowave kablosu bir mikrowave kablosu olarak kabul edilebilir.”
Çalışmalarının bir parçası olarak, araştırmacılar uzaktan kubitleri birleştirmek için bir mikrodalga kablosu kullanma olasılığını araştırdı. Daha sonra, istedikleri dolaşan kapıları gerçekleştirmek için ‘Çapraz Etki’ olarak bilinen bir etkiden yararlandılar.
Zhang, “Bu çalışma, bu kadar yüksek sadakatli farklı kuantum yongaları arasındaki ilk doğrudan iki küstah kapıyı gösteriyor.” Dedi. “Özellikle, protokolün uygulanması oldukça basittir, ek kubit veya kontrol hatları gerektirmez. Bunun dağıtılmış kuantum bilgi işlem için önemli bir yapı taşı olacağına inanıyoruz.”
Zhang ve meslektaşlarının bu son çalışmaları yakında evrensel ve dağıtılmış kuantum bilgi işlemenin gerçekleştirilmesi için yeni heyecan verici olasılıklar açabilirler. Gelecekte, bu çalışmanın bir parçası olarak kullanılan yöntemler, aynı kuantum çipindeki kubitleri birleştirmek için de kullanılabilir, bu da potansiyel olarak kuantum LDPC hata düzeltme kodlarının uygulanmasını sağlar (yani kuantum bilgisayarlar tarafından yapılan hataları tespit etmek ve düzeltmek için tasarlanmış kodlar).
Zhang, “Şimdiye kadar, iki uzak yonga arasındaki iki küstah dolaşan kapının basit bir gösterisini fark ettik.” “Gelecekte, ~ 100 kubit içeren bazı daha büyük yongalar üretmeyi ve nihayet dağıtılmış kuantum bilgi işlem hedefine ulaşmak için bunları dolaştırmayı planlıyoruz. Ayrıca, mikrodalga kablosu çipin üzerine kabloya bağlı. Tüm sistemi seyreltme buzdolabından almadan yongalardan birini ikame edebilmemiz için oynatmak istiyoruz.”
Yazarımız Ingrid Fadelli tarafından yazılmış, Gaby Clark tarafından düzenlenen ve gerçeği kontrol edildi ve Robert Egan tarafından incelendi-bu makale dikkatli insan çalışmasının sonucudur. Bağımsız bilim gazeteciliğini canlı tutmak için sizin gibi okuyuculara güveniyoruz. Bu raporlama sizin için önemliyse, lütfen bir bağış (özellikle aylık) düşünün. Alacaksın reklamsız bir teşekkür olarak hesap.
