De race om steeds grotere kwantumcomputers te bouwen is aan het opwarmen, met verschillende technologieën die strijden om een ​​rol in toekomstige apparaten. Elk potentieel platform heeft sterke en zwakke punten, maar er is weinig gedaan om de prestaties van vroege prototypes direct te vergelijken. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de JQI hebben een eerste-van-zijn-soort benchmarktest uitgevoerd van twee kleine kwantumcomputers die zijn gebouwd met verschillende technologieën.

Het team, werkend met JQI Fellow Christopher Monroe en geleid door postdoctoraal onderzoeker Norbert Linke, hun eigen kleinschalige kwantumcomputer vergeleken met een apparaat gebouwd door IBM. Beide machines gebruiken vijf qubits - de fundamentele informatie-eenheden in een kwantumcomputer - en beide machines hebben vergelijkbare foutenpercentages. Maar terwijl het JQI-apparaat afhankelijk is van ketens van ingesloten atomaire ionen, IBM Q gebruikt gekoppelde gebieden van supergeleidend materiaal.

Om hun vergelijking te maken, het JQI-team heeft verschillende kwantumprogramma's op de apparaten uitgevoerd, die elk een eenvoudig probleem hebben opgelost door een reeks logische poorten te gebruiken om één of twee qubits tegelijk te manipuleren. Onderzoekers hebben toegang gekregen tot het IBM-apparaat via een online interface, waarmee iedereen zijn hand kan proberen bij het programmeren van IBM Q.

Beide computers hebben sterke en zwakke punten. Bijvoorbeeld, het supergeleidende platform heeft snellere poorten en is misschien gemakkelijker in massa te produceren, maar de door de mens gemaakte qubits zijn allemaal iets anders en hebben een kortere levensduur. Monroe zegt dat de langzamere poorten van ionen misschien geen grote hindernis zijn, Hoewel. "Omdat er tijd is, "Zegt Monroe. "De levensduur van ionenqubits is veel langer dan bij elk ander type qubit. Bovendien, de ionenqubits zijn identiek, en ze kunnen beter zonder fouten worden gerepliceerd."

Wanneer op de proef gesteld, onderzoekers ontdekten dat de module met ingesloten ionen nauwkeuriger was voor programma's met veel paren qubits. Linke en Monroe schrijven dit toe aan het simpele feit dat elke qubit in hun apparaat met elkaar is verbonden, wat betekent dat een logische poort elk paar qubits kan verbinden. IBM Q heeft minder dan de helft van de aansluitingen van zijn JQI-tegenhanger, en om sommige programma's uit te voeren, moest het informatie tussen qubits schudden - een stap die fouten in de berekening introduceerde. Toen dit schuifelen niet nodig was, de twee computers hadden vergelijkbare prestaties. "Als we grotere systemen bouwen, connectiviteit tussen qubits wordt nog belangrijker, ' zegt Monroe.

De nieuwe studie, die onlangs werd gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences , biedt een belangrijke benchmark voor onderzoekers die kwantumcomputing bestuderen. En dergelijke onderlinge vergelijkingen zullen in de toekomst steeds belangrijker worden. "Als je een kwantumcomputer wilt kopen, u moet weten welke het beste is voor uw toepassing, " zegt Linke. "Je zult ze op de een of andere manier moeten testen, en dit is de eerste van dit soort vergelijking."