Finding and Erasing Quantum Computing Errors in Real-Time
Forscher haben eine bahnbrechende Methode entwickelt, um Fehler in Quantencomputern zu identifizieren und zu korrigieren, was die Fehlerkorrektur erheblich verbessert.
Innovativer Ansatz in der Quanteninformatik
Forscher haben eine Methode entwickelt, mit der sich Fehler in Quantencomputern leichter lokalisieren und bis zu zehnmal einfacher korrigieren lassen. Dies wird den Fortschritt hin zu groß angelegten Quantencomputern beschleunigen, die sich mit den komplexesten Berechnungsproblemen der Welt befassen können, so die Forscher.
Unter der Leitung von Jeff Thompson von der Princeton University hat das Team einen Weg gefunden, Fehler in Quantencomputern leichter als je zuvor zu erkennen. Dies ist eine neue Forschungsrichtung in der Hardware-Entwicklung von Quantencomputern, die bisher eher darauf abzielte, die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers von vornherein zu senken.
Fortschritte bei der Quantenfehlerkorrektur
Thompsons Labor arbeitet an einem Quantencomputer, der auf neutralen Atomen basiert. In der Hochvakuumkammer, die den Computer definiert, werden Qubits durch den Spin einzelner Ytterbium-Atome gespeichert, die durch fokussierte Laserstrahlen, sogenannte Lichtkomponenten, fixiert werden. In dieser Arbeit hat ein Team unter der Leitung des Doktoranden Shuo Ma eine Anordnung von 10 Qubits verwendet, um die Wahrscheinlichkeit von Fehlern zu charakterisieren, während zunächst jedes Qubit einzeln und dann Paare von Qubits gemeinsam manipuliert wurden.
Das Hauptergebnis der Studie ist nicht nur die geringe Fehlerquote, sondern auch eine andere Möglichkeit, diese zu charakterisieren, ohne die Qubits zu zerstören. Durch die Verwendung einer anderen Menge von Energiezuständen innerhalb des Atoms zur Speicherung des Qubits im Vergleich zu früheren Arbeiten waren die Forscher in der Lage, die Qubits während der Berechnung zu überwachen und Fehler in Echtzeit zu erkennen.
Bedeutende Ergebnisse und zukünftige Auswirkungen
Die Forscher sind der Meinung, dass mit dem neuen Ansatz nahezu 98 Prozent aller Fehler mit optimierten Protokollen nachweisbar sein sollten. Dies könnte die Rechenkosten für die Fehlerkorrektur um eine Größenordnung oder mehr reduzieren.
Andere Gruppen haben bereits begonnen, diese neue Fehlererkennungsarchitektur anzupassen. Forscher bei Amazon Web Services und eine separate Gruppe an der Yale University haben unabhängig voneinander gezeigt, wie dieses neue Paradigma auch Systeme mit supraleitenden Qubits verbessern kann.
