Een eenvoudige maar elegante verandering in code die meer dan 20 jaar is bestudeerd, zou de tijdlijn kunnen verkorten om schaalbare kwantumberekening te bereiken en heeft de aandacht getrokken van kwantumcomputerprogramma's bij Amazon Web Services en Yale University.

Wat begon als een natuurkundeproject van het tweede jaar, vindt zijn weg naar het kwantumcomputerprogramma van Amazon Web Service (AWS).

Pablo Bonilla Ataides, niet-gegradueerde wetenschapsstudent aan de Universiteit van Sydney, heeft een aantal computercode aangepast om de capaciteit om fouten te corrigeren in de kwantummachines die worden ontworpen in de opkomende technologiesector, effectief te verdubbelen.

De eenvoudige maar ingenieuze verandering in kwantumfoutcorrigerende code heeft de aandacht getrokken van kwantumonderzoekers van het AWS Center for Quantum Computing in Pasadena, Californië, en de kwantumtechnologieprogramma's aan de Yale University en Duke University in de Verenigde Staten.

"Quantumtechnologie staat nog in de kinderschoenen, deels omdat we de inherente instabiliteit in de machines die zoveel fouten produceren niet hebben kunnen overwinnen, " zei de 21-jarige meneer Bonilla.

"In het tweede jaar natuurkunde werd mij gevraagd om naar een veelgebruikte foutcorrigerende code te kijken om te zien of we die konden verbeteren. Door de helft van de kwantumschakelaars om te draaien, of qubits, in ons ontwerp, we ontdekten dat we ons vermogen om fouten te onderdrukken effectief konden verdubbelen."

Het onderzoek is vandaag gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

De resultaten van de studie, co-auteur van Dr. Steve Flammia die onlangs is overgestapt van de Universiteit van Sydney naar de kwantumcomputerinspanning van AWS, zullen worden opgenomen in het arsenaal aan foutcorrectietechnieken van het technologiebedrijf terwijl het zijn kwantumhardware ontwikkelt.

Dr. Earl Campbell is een senior kwantumonderzoeker bij AWS. Hij zei:"We hebben als industrie nog veel werk voor de boeg voordat iemand echte, praktische voordelen van kwantumcomputers.

"Dit onderzoek verraste me. Ik was verbaasd dat zo'n kleine wijziging in een kwantumfoutcorrectiecode kon leiden tot zo'n grote impact op de voorspelde prestaties.

"Het AWS Center for Quantum Computing-team kijkt ernaar uit om verder samen te werken terwijl we andere veelbelovende alternatieven onderzoeken om nieuwe, krachtigere computertechnologieën een stap dichter bij de realiteit."

Kwantumfouten

Fouten zijn uiterst zeldzaam in de digitale transistors, of schakelaars, die klassieke computers gebruiken om onze telefoons te laten draaien, laptops en zelfs de snelste supercomputers.

Echter, de 'schakelaars' in kwantumcomputers, bekend als qubits, zijn bijzonder gevoelig voor interferentie, of 'lawaai, "van de externe omgeving.

Om kwantummachines te laten werken, wetenschappers moeten een groot aantal hoogwaardige qubits produceren. Dit kan worden gedaan door de machines te verbeteren zodat ze minder lawaai maken en door een deel van de capaciteit van de machines te gebruiken om qubit-fouten onder een bepaalde drempel te onderdrukken zodat ze bruikbaar zijn.

Dat is waar kwantumfoutcorrectie binnenkomt.

Assistent-professor Shruti Puri van het kwantumonderzoeksprogramma aan de Yale University zei dat haar team geïnteresseerd is in het gebruik van de nieuwe code voor zijn werk.

"Wat me verbaast over deze nieuwe code, is de pure elegantie ervan. De opmerkelijke foutcorrigerende eigenschappen komen van een eenvoudige wijziging tot een code die al bijna twee decennia uitgebreid is bestudeerd, ' zei assistent-professor Puri.

"Het is uiterst relevant voor een nieuwe generatie kwantumtechnologie die aan Yale en elders wordt ontwikkeld. Met deze nieuwe code, Ik geloof, we hebben de tijdlijn aanzienlijk verkort om schaalbare kwantumberekeningen te bereiken."

Co-auteur Dr. David Tuckett van de School of Physics zei:"Het is een beetje zoals het spelen van slagschepen met een kwantumtegenstander. Theoretisch, ze konden hun stukken overal op het bord plaatsen. Maar na het spelen van miljoenen games, we weten dat bepaalde bewegingen waarschijnlijker zijn."

Retrofit voor de industrie

Co-auteur en Associate Dean (Research) in de Faculteit Wetenschappen Professor Stephen Bartlett zei:"Het mooie van dit ontwerp is dat we het effectief kunnen aanpassen aan de oppervlaktecodes die in de hele industrie worden ontwikkeld.

"De code laten werken op een tweedimensionaal oppervlak is ideaal voor toepassing in een industrie die in het verleden 2D-chipontwerpen heeft geproduceerd. We zijn optimistisch dat dit werk de industrie zal helpen betere experimentele apparaten te bouwen."

Co-auteur Dr. Ben Brown van het Nano Institute en School of Physics van de Universiteit van Sydney werkte nauw samen met de heer Bonilla aan het project. Hij zei:"Het bouwen van een functionele kwantumcomputer lijkt een beetje op proberen het vliegtuig van de gebroeders Wright te bouwen. en we zijn nog niet eens van de grond gekomen.

"Experimentalisten produceren de sterke, lichtgewicht materialen om het vliegtuig te bouwen, en we hebben zojuist een meer aerodynamisch ontwerp bedacht voor de vleugels die meer lift hebben. We hebben misschien net het ontwerp bedacht waarmee grootschalige quantumcomputing van de grond komt."