Teknik yang lebih pantas untuk menetapkan semula litar kuantum yang dicadangkan

Mengebut semula komputer kuantum ialah proses rumit yang boleh merosakkan bahagiannya, tetapi kini dua ahli fizik RIKEN telah mencadangkan cara yang cepat dan boleh dikawal untuk menekan set semula.

Komputer konvensional memproses maklumat yang disimpan sebagai bit yang mengambil nilai sifar atau satu. Kuasa potensi komputer kuantum terletak pada keupayaan mereka untuk memproses ‘qubit’ yang boleh mengambil nilai sifar atau satu—atau menjadi campuran kabur kedua-duanya secara serentak.

“Bagaimanapun, untuk menggunakan semula litar yang sama untuk berbilang operasi, anda perlu memaksa qubit kembali kepada sifar dengan pantas,” kata Jaw Shen Tsai, ahli fizik kuantum di Pusat RIKEN untuk Pengkomputeran Kuantum. Tetapi itu lebih mudah diucapkan daripada dilakukan.

Salah satu cara terbaik semasa untuk menekan tetapan semula untuk qubit yang dibina daripada superkonduktor kecil adalah untuk memautkan qubit kepada foton—zarah cahaya—dalam peranti kecil yang dipanggil resonator. Qubit memindahkan tenaganya kepada resonator, selepas itu foton dalam resonator mereput, melepaskan tenaganya kepada alam sekitar. Proses ini menyebabkan keadaan qubit turun semula ke keadaan dasar (sifar). Masalah dengan kaedah ini ialah keterikatan kekal kepada foton yang mereput dengan cepat merendahkan kualiti qubit, supaya ia tidak lagi berguna untuk operasi masa hadapan. “Ia tidak baik untuk qubit, yang hayatnya menjadi pendek,” kata Tsai.

Kini, Tsai dan rakan sekerja RIKENnya Teruaki Yoshioka telah mencipta simulasi untuk membantu mencari cara yang lebih baik untuk menetapkan semula qubit, tanpa merosakkannya.

Berdasarkan pengiraan mereka, pasangan itu mencadangkan membina resonator yang boleh dikawal menggunakan persimpangan tambahan yang dibuat dengan mengapit bahan superkonduktor dengan penebat, logam biasa, penebat lain dan superkonduktor lain. Persimpangan berlapis ini dikawal dengan menggunakan voltan. Semasa operasi qubit sedang dijalankan, set-up ditala supaya foton tidak boleh reput. Hanya apabila operasi telah selesai, ahli fizik menukar voltan, membenarkan foton melepaskan tenaga. “Resonator boleh laras ini adalah kunci kepada cadangan kami,” kata Tsai.

Rekod makmal semasa terbaik untuk menetapkan semula qubit ialah 280 nanosaat, dengan 99.0% kesetiaan. “Simulasi kami mencadangkan kami boleh menetapkan semula qubit dalam 80 nanosaat, dengan 99.0% kesetiaan,” kata Yoshioka.

Pasukan kini sedang menguji persediaan ini, yang disimpan pada suhu rendah menggunakan peti sejuk pencairan, dengan hasil yang menjanjikan. “Peranti ini sepatutnya sangat berguna jika kita boleh melaksanakannya dalam litar kuantum, ” kata Tsai.

Penyelidikan itu diterbitkan dalam Surat Fizik Gunaan.