Natuurkundigen van de Universiteit van Sydney hebben een 'kwantumhack' gevonden die enorme efficiëntiewinsten moet opleveren in quantumcomputertechnologieën.

Als wetenschappers bij IBM, Google, Microsoft en universiteiten over de hele wereld proberen kwantumtechnologie op te schalen om een ​​praktische kwantumcomputer te maken, het vinden van manieren om berekeningen uit te voeren binnen een acceptabele foutdrempel is een groot technologisch probleem.

De bouwstenen van kwantummachines - kwantumbits, of qubits - zijn gevoelig voor interferentie van hun omgeving, waardoor ze decoheren en hun kwantumeigenschappen verliezen. Dit toestaan ​​door middel van foutcorrectie is essentieel voor de succesvolle opschaling van kwantumtechnologieën.

De theoretische doorbraak van het team van David Tuckett, Professor Stephen Bartlett en universitair hoofddocent Steven Flammia zorgen voor een toename van 400 procent in de hoeveelheid interferentieruis die een kwantumcomputersysteem theoretisch kan ondersteunen, terwijl het zijn getrouwheid behoudt.

"Dit wordt bereikt door onze kwantumdecoder aan te passen aan de eigenschappen van de ruis die door de qubits wordt ervaren, " zei universitair hoofddocent Flammia.

"Op die manier, we 'hacken' de algemeen aanvaarde codering voor foutcorrectie, ' zei professor Bartlett.

Het onderzoek wordt deze week gepubliceerd in het toptijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven . Het maakt deel uit van het werk van de heer Tuckett als promovendus aan de universiteit.

Momenteel is de vuistregel voor betrouwbaarheid in een qubit-architectuur ongeveer 1 procent. Dit betekent dat ten minste 99 procent van de qubits van een systeem informatie en coherentie gedurende relevante perioden moet behouden om nuttige berekeningen te kunnen doen.

Deze reële drempel van 1 procent komt van een theoretische benadering waarbij ideale hardware een foutdrempel van 10,9 procent zou moeten toestaan. De tolerantiedaling komt van 'lawaai' bij het gebruik van echte machines.

Uitgaande van ideale hardware, het werk van het Sydney-quantumteam, dat is gevestigd aan het Nano Institute van de Universiteit van Sydney, heeft een foutcorrectiedrempel tot 43,7% - een viervoudige verbetering ten opzichte van de huidige theoretische basis voor foutcorrectie.

Dit betekent dat er minder fysieke qubits nodig kunnen zijn voor een enkele kwantumlogica-poort - of basiskwantumcircuit - die een nuttige berekening kan uitvoeren.

Deze nieuwe benadering zou toepasbaar moeten zijn in elk kwantumsysteem - of de qubits nu afhankelijk zijn van supergeleiders, gevangen ionen, halfgeleiders, of topologische structuren (als ze die nodig hebben).

Experimentele wetenschappers moeten deze 'kwantumhack' nu toepassen op systemen in de echte wereld om te zien hoe het doorstroomt met behulp van 'luidruchtige' hardware.