IonQ a ANU vyvinuli rychlé smíšené druhy kvantových logických bran
V nedávné době se IonQ a Australian National University (ANU) spojily, aby vyvinuly revoluční technologii v oblasti kvantových výpočtů. Jejich nový výzkum se zaměřuje na rychlé smíšené druhy kvantových logických bran, které mají potenciál významně zlepšit kvantové sítě a distribuované výpočty.
Co jsou kvantové logické brány?
Kvantové logické brány jsou základními stavebními bloky kvantových počítačů. Tyto brány umožňují manipulaci kvantových bitů (qubitů) a vytváření entanglementu, což je klíčový proces pro kvantové výpočty. Entanglement je fenomén, při kterém dva nebo více qubitů jsou tak úzce propojeny, že stav jednoho qubitu okamžitě ovlivňuje stav druhého, i když jsou odděleny velkými vzdálenostmi.
Smíšené druhy kvantových logických bran
Smíšené druhy kvantových logických bran umožňují kombinovat různé druhy atomů nebo izotopů jako qubity. Například, baryum a ytterbium mohou být použity pro různé úkoly v kvantovém počítači. Některé druhy iontů poskytují dlouhé časy koherence pro uložení paměti, zatímco jiné umožňují efektivní interakce s fotony pro sítě.
Nová technologie od IonQ a ANU
IonQ a ANU vyvinuly novou metodu, která využívá ultrafast state-dependent kicks (SDKs) k urychlení dvou-qubitových entangling operací v pastových iontových kvantových systémech. Tato metoda umožňuje kvantové brány pracovat v megahertzovém rozsahu, což je o řády velikostí rychlejší než tradiční brány, které pracují v kilohertzovém rozsahu.
Výhody nové technologie
- Rychlost: Nová metoda umožňuje provádět dvou-qubitové operace v řádu stovek nanosekund, což je o dva až tři řády rychlejší než tradiční metody.
- Věrnost: SDK přístup minimalizuje běžné zdroje chyb, jako je jitter časování pulzů a posuny frekvence módu, dosahuje simulovaných chybových sazeb až 10⁻⁴.
- Škálovatelnost: Rychlejší brány umožňují hlubší kvantové obvody a efektivnější korekce chyb, což snižuje operační náklady.
- Mitigace chyb: Snižuje motional decoherence, což zlepšuje stabilitu entanglementu a snižuje potřebu rozsáhlých chladicích mechanismů.
Dopad na kvantové sítě a budoucí systémy
Tato nová technologie má potenciál významně zlepšit kvantové sítě a distribuované výpočty. Kvantové sítě budou potřebovat fotonické propojení, aby spojily různé procesní uzly, což umožní vysokorychlostní kvantový internet. Rychlejší brány mohou zlepšit rychlost a spolehlivost kvantové komunikace, podporovat modulární kvantové architektury, kde různé procesory zpracovávají různé úkoly, zatímco udržují koherenci přes distribuovaný systém.
Další kroky a budoucí implementace
IonQ již podala žádost o patentovou ochranu této technologie a plánuje experimentální ověření výsledků. Pokud bude metoda úspěšně ověřena, může být integrována do komerčních kvantových výpočetních platform IonQ, čímž se dále optimalizuje výkon systému.
Závěr
Vývoj rychlých smíšených druhů kvantových logických bran od IonQ a ANU představuje významný krok v oblasti kvantových výpočtů a sítí. Tato technologie má potenciál zlepšit rychlost, spolehlivost a škálovatelnost kvantových systémů, což může mít hluboký dopad na budoucí vývoj kvantových počítačů a sítí.