En ny måde at kontrollere qubits på

Et forskerhold, der omfatter to UO-fysikere, har skitseret nye teknikker til at kontrollere byggestenene i kvanteberegning, et potentielt vigtigt skridt i retning af at gøre sådanne computere mere præcise og nyttige.

Fysikerne David Allcock og David Wineland er grundlæggerne af det nye Oregon Ions Laboratory, som for nylig blev sat op i kælderen i Willamette Hall. De er blandt 12 forfattere til et nyt papir, som er baseret på et eksperiment ved National Institute for Standards and Technology i Boulder, Colorado. Begge videnskabsmænd arbejdede tidligere på Colorado-laboratoriet og fortsatte med at samarbejde om projektet, efter at de kom til UO i 2018.

Teknikkerne, beskrevet i journalen Natur , involverer brugen af ​​fangede-ion kvantebits, eller qubits, i kvanteberegning og simuleringer. De kan føre til forbedringer i driften af ​​kvantecomputere, som stadig laver for mange regnefejl til at være effektive værktøjer, sagde fysikerne.

Problemet med kvantecomputere er, at deres logiske porte - de værktøjer, der bruges til at udføre grundlæggende logiske funktioner i computeren - "er virkelig dårlige, " sagde Allcock.

"De fejler omkring 1 procent af tiden, "sagde han." Du kan lave omkring 100 (operationer), så får du skrald ud."

Wineland tilføjede, "Hele feltet er i en fase nu, på grund af fejl, der eksisterer, at vi ikke kan lave lange beregninger eller simuleringer af praktisk værdi på vores maskiner."

Målet er at nå 10, 000 operationer uden fejl, og tilføj derefter lag af kontroller for at rette fejlene, efterhånden som de opstår, han sagde.

"Vi vil gerne nå dertil, " sagde Allcock. "Så kan du bruge kvantecomputere til noget nyttigt. Lige nu er de bare legetøj."

Wineland sagde, at fangede ioner er som en skål med kugler, der har visse magnetiske egenskaber. Fysikere kan anvende kræfter på ionerne med forskellige metoder, inklusive lasere, sagde Allcock. Men lasere er dyre og komplekse maskiner, der henviser til, at det er billigere og mere praktisk at lave logiske porte ved hjælp af magnetiske kræfter, fordi de kan genereres direkte med integrerede kredsløb, han sagde.

"Det, vi gjorde her, er at vise, at disse teknikker fungerer lige så godt, som nogen har gjort logiske porte før, " han sagde.

Google og IBM er blandt de kommercielle virksomheder, der har hære af ingeniører, der arbejder med sådanne problemer, mens akademiske fysikere forsøger at vise, at der er bedre, mere grundlæggende teknikker til at løse dem.

"Vi har vist, at du kan gøre det på en teknisk enklere måde, " han sagde.

Hvis fysikere og ingeniører kan gøre kvantecomputere pålidelige og i stand til at fungere med stor nok kapacitet, de kunne simulere andre systemer, sagde Wineland. For eksempel, en kvantecomputer kunne simulere virkningen af ​​et molekyle brugt i lægemiddelterapi uden at skulle syntetisere det i et laboratorium.

"Der er nogle meget praktiske, nyttige resultater, " sagde Wineland. "Vi ridser bare i overfladen."