Fysikere udvikler verdens bedste kvantebits

Et team af forskere ved UCLA har sat en ny rekord for forberedelse og måling af kvantebitene, eller qubits, inde i en kvantecomputer uden fejl. De teknikker, de har udviklet, gør det lettere at bygge kvantecomputere, der overgår klassiske computere til vigtige opgaver, herunder design af nye materialer og lægemidler. Forskningen er offentliggjort i peer-reviewed, online journal med åben adgang, npj Quantum Information , udgivet af Nature og inklusive den enestående forskning om kvanteinformation og kvanteberegning.

I øjeblikket, de mest kraftfulde kvantecomputere er "støjende mellemstore kvante" (NISQ) enheder og er meget følsomme over for fejl. Fejl ved forberedelse og måling af qubits er særlig belastende:for 100 qubits, en målefejl på 1% betyder, at en NISQ -enhed vil producere et forkert svar cirka 63% af tiden, sagde seniorforfatter Eric Hudson, en UCLA professor i fysik og astronomi.

For at løse denne store udfordring, Hudson og UCLA-kolleger har for nylig udviklet en ny qubit hostet i en laserkølet, radioaktiv bariumion. Denne "goldilocks ion" har næsten ideelle egenskaber til at realisere ultra-lave fejlhastigheds-kvanteenheder, tillader UCLA -gruppen at opnå en forberedelses- og målefejlrate på ca. 0,03%, lavere end nogen anden kvante -teknologi til dato, sagde med-seniorforfatter Wesley Campbell, også en UCLA -professor i fysik og astronomi.

Udviklingen af ​​denne spændende nye qubit på UCLA bør påvirke næsten alle områder af kvanteinformationsvidenskab, Sagde Hudson. Denne radioaktive ion er blevet identificeret som et lovende system inden for kvantenetværk, fornemmelse, timing, simulering og beregning, og forskernes papir baner vejen for store NISQ-enheder.

Medforfattere er hovedforfatter Justin Christensen, en postdoktor i Hudsons laboratorium, og David Hucul, en tidligere postdoktor i Hudson og Campbells laboratorier, der nu er fysiker ved U.S. Air Force Research Laboratory.