Физики снизили ошибки кубита на 54% проверкой частоты перед запуском на сверхпроводящем чипе

Международная группа физиков снизила долю ошибок сверхпроводящего кубита на 54 процента, добавив одну диагностическую проверку перед каждым вычислением, сообщает Interesting Engineering. Работа опубликована в Applied Physics Reviews. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗ Эксперименты проводились на сверхпроводящей схеме на чипе в Израильском центре квантовых вычислений, а исследователь Фабрицио Берритта управлял аппаратурой удалённо из Массачусетского технологического института (MIT). interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Схемой управляли сверхточными микроволновыми импульсами. В запусках без коррекции команда наблюдала значительные колебания качества работы кубита во времени. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Почему кубит «уходил» с настройки

Причиной были микроскопические дефекты в самом чипе. Из-за дефектов материала резонансная частота схемы перескакивала между двумя различными состояниями. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗ Эта частота определяет точный микроволновый сигнал, необходимый для программирования процессора. Если она смещается без предупреждения, импульсы не попадают в цель: схема остаётся работоспособной, но вычисления дают сбой. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Исследователи сравнили это с музыкальным инструментом, который слегка расстроился: те же движения уже не дают задуманных нот. Прежние эксперименты могли обнаружить такой сдвиг, но не могли исправить его во время вычислений. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Как работает проверка

Перед каждым вычислительным запуском система кратко подготавливает кубит и отслеживает его поведение. Каждое состояние частоты оставляет характерный признак, поэтому система определяет, в каком состоянии находится кубит. После этого управляющие компьютеры перенацеливают микроволновые импульсы на эту частоту и только затем выполняют логические операции. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

В тестовых испытаниях средняя доля ошибок кубита снизилась с 0,14 процента до 0,065 процента. В периоды сильнейших возмущений ошибки уменьшались на целых 77 процентов. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

У метода есть ограничения. Оба возможных значения частоты должны быть известны заранее, а кубит должен оставаться в своём состоянии достаточно долго, чтобы скорректированный сигнал успел прийти. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Руководитель работы Фердинанд Кюммет из Регенсбургского университета и Института Нильса Бора в Копенгагене сообщил, что его лаборатория уже разработала автоматические инструменты, способные обнаруживать и неизвестные скачки частоты. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗ Он отметил, что даже самые чистые будущие чипы будут содержать случайные дефекты. По словам Кюммета, по мере очищения материалов потребуется одновременно управлять миллионами почти идеальных кубитов. Он заявил, что уверен в ощутимом влиянии этих методов на вычислительную мощность квантовых компьютеров. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗