Een onderzoeksteam met twee UO-fysici heeft nieuwe technieken geschetst om de bouwstenen van kwantumcomputing te controleren, een potentieel belangrijke stap in de richting van het nauwkeuriger en nuttiger maken van dergelijke computers.

Natuurkundigen David Allcock en David Wineland zijn oprichters van het nieuwe Oregon Ions Laboratory, die onlangs werd opgericht in de kelder van Willamette Hall. Ze behoren tot de 12 auteurs van een nieuw artikel, die is gebaseerd op een experiment bij het National Institute for Standards and Technology in Boulder, Colorado. Beide wetenschappers werkten eerder in het Colorado-lab en bleven samenwerken aan het project nadat ze in 2018 naar de UO kwamen.

De technieken, beschreven in het journaal Natuur , het gebruik van quantumbits met ingesloten ionen, of qubits, in kwantumcomputers en simulaties. Ze kunnen leiden tot verbeteringen in de werking van kwantumcomputers, die nog steeds te veel rekenfouten maken om effectieve instrumenten te zijn, zeiden de fysici.

Het probleem met kwantumcomputers is dat hun logische poorten - de tools die worden gebruikt om elementaire logische functies in computergebruik uit te voeren - "echt slecht zijn, ' zei Allcock.

"Ze falen ongeveer 1 procent van de tijd, " zei hij. "Je kunt ongeveer 100 (operaties) doen), dan haal je het afval eruit."

Wijnland heeft toegevoegd, "Het hele veld is nu in een stadium, vanwege fouten die er zijn, dat we geen langdurige berekeningen of simulaties van praktische waarde op onze machines kunnen doen."

Het doel is om tot 10 te komen, 000 bewerkingen zonder fouten en voeg vervolgens controlelagen toe om de fouten op te lossen wanneer ze zich voordoen, hij zei.

“We willen dat punt bereiken, ' zei Allcock. 'Dan kun je kwantumcomputers gebruiken voor iets nuttigs. Op dit moment zijn het gewoon speelgoed."

Wineland zei dat ingesloten ionen zijn als een kom met knikkers die bepaalde magnetische eigenschappen hebben. Natuurkundigen kunnen op verschillende manieren krachten op de ionen uitoefenen, inclusief lasers, zei Allcock. Maar lasers zijn dure en complexe machines, overwegende dat het maken van logische poorten met behulp van magnetische krachten goedkoper en praktischer is omdat ze direct kunnen worden gegenereerd met geïntegreerde schakelingen, hij zei.

"Wat we hier hebben gedaan, is laten zien dat deze technieken net zo goed werken als iemand eerder logische poorten heeft gedaan, " hij zei.

Google en IBM behoren tot de commerciële ondernemingen die legers van ingenieurs hebben die aan dergelijke problemen werken, terwijl academische natuurkundigen proberen aan te tonen dat er betere zijn, meer basistechnieken om ze op te lossen.

"We hebben laten zien dat je het op een technisch eenvoudigere manier kunt doen, " hij zei.

Als natuurkundigen en ingenieurs kwantumcomputers betrouwbaar kunnen maken en met voldoende capaciteit kunnen werken, ze zouden andere systemen kunnen simuleren, aldus Wijnland. Bijvoorbeeld, een kwantumcomputer zou de werking kunnen simuleren van een molecuul dat wordt gebruikt bij medicamenteuze therapie zonder het in een laboratorium te hoeven synthetiseren.

"Er zijn een aantal zeer praktische, bruikbare resultaten, "Zei Wineland. "We krabben nog maar aan de oppervlakte."