Gezamenlijke door het leger en de luchtmacht gefinancierde onderzoekers hebben een stap gezet in de richting van het bouwen van een fouttolerante kwantumcomputer, die zouden kunnen zorgen voor verbeterde gegevensverwerkingscapaciteiten.

Quantum computing heeft het potentieel om nieuwe computermogelijkheden te bieden voor hoe het leger van plan is te vechten en te winnen in wat het multi-domein operaties noemt. Het kan ook de ontdekking van materialen bevorderen, kunstmatige intelligentie, biochemische engineering en vele andere disciplines die nodig zijn voor het toekomstige leger; echter, omdat qubits, de fundamentele bouwstenen van kwantumcomputers, zijn intrinsiek kwetsbaar, een al lang bestaande barrière voor kwantumcomputing is een effectieve implementatie van kwantumfoutcorrectie geweest.

Onderzoekers van de Universiteit van Massachusetts Amherst hebben een manier gevonden om kwantuminformatie te beschermen tegen een veelvoorkomende foutbron in supergeleidende systemen. een van de toonaangevende platforms voor de realisatie van grootschalige quantumcomputers. Het onderzoek, gepubliceerd in Natuur , realiseerde een nieuwe manier om kwantumfouten spontaan te corrigeren.

ARO is een onderdeel van het Amerikaanse leger Combat Capabilities Development Command, bekend als DEVCOM, Leger onderzoekslaboratorium. AFOSR ondersteunt fundamenteel onderzoek voor de luchtmacht en ruimtemacht als onderdeel van het luchtmacht onderzoekslaboratorium.

"Dit is een zeer opwindende prestatie, niet alleen vanwege het fundamentele foutcorrectieconcept dat het team kon demonstreren, maar ook omdat de resultaten suggereren dat deze algemene benadering geschikt kan zijn voor implementaties met een hoge hulpbronnenefficiëntie, zei dr. Sara Gamble, programmamanager kwantuminformatiewetenschappen, ARO. "Efficiëntie wordt steeds belangrijker naarmate kwantumberekeningssystemen in omvang groeien tot de schalen die we nodig hebben voor voor het leger relevante toepassingen."

De computers van vandaag zijn gebouwd met transistors die klassieke bits vertegenwoordigen, ofwel een 1 of 0. Quantum computing is een nieuw paradigma van berekening met behulp van kwantumbits of qubits, waar kwantumsuperpositie en verstrengeling kunnen worden benut voor exponentiële winsten in verwerkingskracht.

Bestaande demonstraties van kwantumfoutcorrectie zijn actief, wat betekent dat ze periodiek moeten worden gecontroleerd op fouten en deze onmiddellijk moeten oplossen. Dit vereist hardwarebronnen en belemmert zo de schaalvergroting van kwantumcomputers.

In tegenstelling tot, het experiment van de onderzoekers bereikt passieve kwantumfoutcorrectie door de wrijving of dissipatie aan te passen die door de qubit wordt ervaren. Omdat wrijving algemeen wordt beschouwd als de aartsvijand van kwantumcoherentie, dit resultaat kan verrassend lijken. De truc is dat de dissipatie specifiek op een kwantummanier moet worden ontworpen.

Deze algemene strategie is in theorie al ongeveer twee decennia bekend, maar een praktische manier om een ​​dergelijke dissipatie te verkrijgen en in gebruik te nemen voor kwantumfoutcorrectie was een uitdaging.

"Het demonstreren van dergelijke niet-traditionele benaderingen zal hopelijk leiden tot slimmere ideeën om enkele van de meest uitdagende problemen voor de kwantumwetenschap te overwinnen, " zei Dr. Grace Metcalfe, programmamedewerker voor Quantum Information Science bij AFOSR.

Ergens naar uitkijken, onderzoekers zeiden dat de implicatie is dat er mogelijk meer mogelijkheden zijn om qubits tegen fouten te beschermen en dit goedkoper te doen.

"Hoewel ons experiment nog steeds een nogal rudimentaire demonstratie is, we hebben eindelijk deze contra-intuïtieve theoretische mogelijkheid van dissipatieve QEC vervuld, " zei Dr. Chen Wang, Universiteit van Massachusetts Amherst natuurkundige. "Dit experiment verhoogt de kans op het bouwen van een bruikbare fouttolerante kwantumcomputer op middellange tot lange termijn."