Een team van onderzoekers aan de UCLA heeft een nieuw record gevestigd voor het voorbereiden en meten van de kwantumbits, of qubits, binnenkant van een kwantumcomputer zonder fouten. De technieken die ze hebben ontwikkeld, maken het gemakkelijker om kwantumcomputers te bouwen die beter presteren dan klassieke computers voor belangrijke taken, inclusief het ontwerp van nieuwe materialen en geneesmiddelen. Het onderzoek is gepubliceerd in het peer-reviewed, online open access tijdschrift, npj Quantum-informatie , gepubliceerd door Nature en inclusief het uitzonderlijke onderzoek naar kwantuminformatie en kwantumcomputing.

Momenteel, de krachtigste kwantumcomputers zijn "noisy intermediate-scale quantum" (NISQ)-apparaten en zijn erg gevoelig voor fouten. Fouten bij de voorbereiding en meting van qubits zijn bijzonder belastend:voor 100 qubits, een meetfout van 1% betekent dat een NISQ-apparaat ongeveer 63% van de tijd een onjuist antwoord geeft, zei senior auteur Eric Hudson, een UCLA hoogleraar natuurkunde en sterrenkunde.

Om deze grote uitdaging aan te gaan, Collega's van Hudson en UCLA hebben onlangs een nieuwe qubit ontwikkeld die wordt gehost in een lasergekoelde, radioactief bariumion. Dit "goldilocks-ion" heeft bijna ideale eigenschappen voor het realiseren van kwantumapparaten met een ultralage foutfrequentie, waardoor de UCLA-groep een voorbereidings- en meetfoutpercentage van ongeveer 0,03% kan bereiken, lager dan enige andere kwantumtechnologie tot nu toe, zei mede-senior auteur Wesley Campbell, ook een UCLA hoogleraar natuurkunde en sterrenkunde.

De ontwikkeling van deze opwindende nieuwe qubit aan de UCLA zou van invloed moeten zijn op bijna elk gebied van de kwantuminformatiewetenschap, zei Hudson. Dit radioactieve ion is geïdentificeerd als een veelbelovend systeem in kwantumnetwerken, voelen, timing, simulatie en berekening, en het paper van de onderzoekers maakt de weg vrij voor grootschalige NISQ-apparaten.

Co-auteurs zijn hoofdauteur Justin Christensen, een postdoctoraal wetenschapper in het laboratorium van Hudson, en David Hucul, een voormalig postdoctoraal wetenschapper in de laboratoria van Hudson en Campbell, die nu fysicus is bij het onderzoekslaboratorium van de Amerikaanse luchtmacht.