ຄອມພິວເຕີ Quantum ຈະຖືກສ້າງຂື້ນຄືກັບ LEGO

ຄອມພິວເຕີ Quantum ສາມາດປະຕິບັດການຄິດໄລ່ໂດຍອີງໃສ່ຫຼັກການຂອງກົນໄກການ quantum, ແລະຄາດວ່າຈະດີກວ່າຄອມພິວເຕີຄລາສສິກໃນບາງປະເພດຂອງວຽກງານການເພີ່ມປະສິດທິພາບແລະການປຸງແຕ່ງ.

ເຖິງແມ່ນວ່ານັກຟີຊິກແລະວິສະວະກອນໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນລະບົບຄອມພິວເຕີ້ quantum ຕ່າງໆໃນໄລຍະທົດສະວັດທີ່ຜ່ານມາ, ການຂະຫຍາຍລະບົບເຫຼົ່ານີ້ຢ່າງຫນ້າເຊື່ອຖືເພື່ອໃຫ້ພວກເຂົາສາມາດແກ້ໄຂບັນຫາພາກປະຕິບັດໄດ້ໃນຂະນະທີ່ການແກ້ໄຂຂໍ້ຜິດພາດທີ່ເກີດຂື້ນໃນລະຫວ່າງການຄິດໄລ່ແມ່ນເປັນສິ່ງທ້າທາຍ.

Việc liên kết các qubit bên trong máy tính lượng tử vẫn là một vấn đề. — ການເຊື່ອມໂຍງ qubits ພາຍໃນຄອມພິວເຕີ quantum ຍັງຄົງເປັນບັນຫາ.

ການກໍ່ສ້າງຄອມພິວເຕີ quantum ເປັນອຸປະກອນດຽວ, ເອກະພາບໄດ້ພິສູດໄດ້ຍາກທີ່ສຸດ. ເຄື່ອງຈັກເຫຼົ່ານີ້ອີງໃສ່ການຫມູນໃຊ້ຫຼາຍລ້ານ qubits, ຫນ່ວຍງານພື້ນຖານຂອງຂໍ້ມູນ quantum, ແຕ່ການປະກອບຈໍານວນດັ່ງກ່າວເຂົ້າໄປໃນລະບົບດຽວແມ່ນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສໍາຄັນ.

ຄືກັນກັບທ່ອນໄມ້ LEGO ຂະໜາດນ້ອຍພໍດີເຂົ້າກັນເພື່ອປະກອບເປັນການອອກແບບທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ, ຊັບຊ້ອນກວ່າ, ນັກຄົ້ນຄວ້າສາມາດສ້າງໂມດູນຂະໜາດນ້ອຍກວ່າ, ຄຸນນະພາບສູງ ແລະ ຈາກນັ້ນເຊື່ອມຕໍ່ກັນເພື່ອສ້າງເປັນລະບົບ quantum ທີ່ສົມບູນ.

ນັກຄົ້ນຄວ້າທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Illinois ຢູ່ Urbana-Champaign ບໍ່ດົນມານີ້ໄດ້ນໍາສະເຫນີສະຖາປັດຕະຍະກໍາ quantum modular ໃຫມ່ທີ່ຊ່ວຍໃຫ້ຄວາມທົນທານຕໍ່ຄວາມຜິດ, ສາມາດປັບຂະຫນາດໄດ້, ແລະ reconfigurable ຂອງ superconducting quantum processors. ການປັບຂະຫນາດທີ່ມີຄວາມທົນທານຕໍ່ຄວາມຜິດເປັນສິ່ງຈໍາເປັນເພື່ອຮັກສາຜົນກະທົບຂອງ quantum ແລະເງື່ອນໄຂທີ່ຈໍາເປັນເພື່ອປະຕິບັດການຄິດໄລ່ quantum ໃນໄລຍະຍາວ.

ໂປໂຕຄອນສາຍເຄເບີ້ນເຊື່ອມຕໍ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັນກັບບລັອກ qubit ຄືກັບດິນຈີ່ LEGO.

ລະບົບທີ່ພວກເຂົາສະເຫນີ, ນໍາສະເຫນີໃນເອກະສານທີ່ຕີພິມໃນ ວາລະສານ Nature Electronics , ປະກອບດ້ວຍຫລາຍໂມດູນ (i.e. ອຸປະກອນ qubit superconducting) ທີ່ສາມາດເຮັດວຽກເປັນເອກະລາດແລະເຊື່ອມຕໍ່ກັບໂມດູນອື່ນໆໂດຍຜ່ານການເຊື່ອມຕໍ່ກັນແລະສ້າງເຄືອຂ່າຍ quantum ທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ.

ເວົ້າງ່າຍໆ, ດ້ວຍການເຊື່ອມຕໍ່ເຫຼົ່ານີ້, ແຕ່ລະ qubit ໃນລະບົບຈະຕ້ອງພຽງແຕ່ "plug and play" ຄືກັບພວກເຮົາເພີ່ມອຸປະກອນຕໍ່ພ່ວງໃສ່ຄອມພິວເຕີປົກກະຕິ. ປະເພດຂອງສາຍເຊື່ອມຕໍ່ກັນນີ້ຍັງມີຜົນກະທົບໃນການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຜິດພາດການຄິດໄລ່ຂອງລະບົບໃຫ້ຫນ້ອຍກວ່າ 1%.

"ຈຸດເລີ່ມຕົ້ນຂອງການຄົ້ນຄວ້ານີ້ແມ່ນຄວາມເຂົ້າໃຈໃນປະຈຸບັນໃນພາກສະຫນາມຂອງ superconducting quantum computing ທີ່ພວກເຮົາຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ແຍກໂຮງງານຜະລິດເຂົ້າໄປໃນອຸປະກອນເອກະລາດຫຼາຍ - ວິທີການທີ່ພວກເຮົາເອີ້ນວ່າ 'modular quantum computing'," ອະທິບາຍ Wolfgang Pfaff, ຜູ້ຂຽນຮ່ວມຂອງການສຶກສາ.

ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ນີ້ໄດ້ກາຍເປັນຄວາມເຊື່ອທີ່ນິຍົມ, ແລະແມ່ນແຕ່ບໍລິສັດເຊັ່ນ IBM ກໍາລັງຊອກຫາມັນ. ການຄົ້ນຄວ້ານີ້ສາມາດຮັບຮູ້ເຖິງການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ເປັນມິດກັບວິສະວະກໍາກັບວິທີການ modular.

ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວ, Pfaff ແລະເພື່ອນຮ່ວມງານຂອງລາວກໍາລັງວາງແຜນຍຸດທະສາດເພື່ອເຊື່ອມຕໍ່ອຸປະກອນ quantum ໃນຂະນະທີ່ຫຼຸດຜ່ອນການເຊື່ອມໂຊມຂອງສັນຍານຫຼືການສູນເສຍພະລັງງານຍ້ອນວ່າຂໍ້ມູນ quantum ຖືກຖ່າຍທອດລະຫວ່າງພວກເຂົາ. ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຂົາເຈົ້າຕ້ອງການທີ່ຈະສາມາດເຊື່ອມຕໍ່, ຕັດການເຊື່ອມຕໍ່, ແລະ configure ອຸປະກອນໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍ.

"ໃນຄໍາສັບທີ່ງ່າຍດາຍ, ວິທີການຂອງພວກເຮົາກ່ຽວຂ້ອງກັບການນໍາໃຊ້ສາຍ coaxial superconducting ຄຸນນະພາບສູງທີ່ເອີ້ນວ່າ resonator ລົດເມ," Pfaff ອະທິບາຍ.

ພວກເຂົາເຊື່ອມຕໍ່ qubit capacitive ກັບສາຍເຄເບີ້ນຜ່ານຕົວເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ກໍາຫນົດເອງ, ວາງສາຍເຄເບີ້ນໄວ້ໃກ້ຊິດ (ຄວາມແມ່ນຍໍາຍ່ອຍ mm) ກັບ qubit ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນ qubits ຫຼາຍຖ້າພວກເຂົາເຊື່ອມຕໍ່ກັບສາຍດຽວກັນ.

ວິທີການໃຫມ່ຂອງນັກຄົ້ນຄວ້າໃນການສ້າງເຄືອຂ່າຍ quantum modular ມີຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສໍາຄັນຕໍ່ກັບວິທີການທີ່ຜ່ານມາເພື່ອຂະຫຍາຍລະບົບ quantum.

ໃນການທົດສອບເບື້ອງຕົ້ນ, ພວກເຂົາພົບວ່າວິທີການນີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ພວກເຂົາເຊື່ອມຕໍ່ອຸປະກອນ quantum ທີ່ອີງໃສ່ superconductor ໄດ້ຢ່າງປອດໄພແລະຕັດການເຊື່ອມຕໍ່ຕໍ່ມາໂດຍບໍ່ໄດ້ທໍາລາຍພວກມັນ, ໂດຍບໍ່ມີການເຮັດໃຫ້ເກີດການສູນເສຍສັນຍານທີ່ສໍາຄັນໃນ quantum gates.

"ດ້ວຍວິທີການຂອງພວກເຮົາ, ຂ້າພະເຈົ້າຄິດວ່າພວກເຮົາມີໂອກາດທີ່ຈະສ້າງລະບົບ quantum ທີ່ສາມາດປັບຕັ້ງຄ່າໄດ້ຕັ້ງແຕ່ເລີ່ມຕົ້ນ, ດ້ວຍທາງເລືອກທີ່ຈະ, ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, 'ສຽບ' ໂມດູນໂປເຊດເຊີເພີ່ມເຕີມເຂົ້າໄປໃນເຄືອຂ່າຍຂອງອຸປະກອນ quantum ໃນໄລຍະເວລາ, "Pfaff ກ່າວຕື່ມ.

"ປະຈຸບັນພວກເຮົາກໍາລັງເຮັດວຽກໃນການອອກແບບເພື່ອເບິ່ງວ່າພວກເຮົາສາມາດເພີ່ມຈໍານວນຂອງອົງປະກອບທີ່ເຊື່ອມຕໍ່, ເຮັດໃຫ້ເຄືອຂ່າຍຂອງພວກເຮົາມີຂະຫນາດໃຫຍ່. ພວກເຮົາຍັງຊອກຫາວິທີການທີ່ດີກວ່າການຊົດເຊີຍການສູນເສຍໃນລະບົບແລະເຮັດໃຫ້ສະຖາປັດຕະຍະກໍາເຫມາະສົມກັບການແກ້ໄຂຄວາມຜິດພາດ quantum."