Investigadores del Centro RIKEN de Computación Cuántica y Toshiba lograron crear una puerta de computadora cuántica basada en el acoplador de doble transmón (DTC), que en teoría se propuso como un dispositivo que podría mejorar significativamente la confiabilidad de las puertas cuánticas. Con esto, lograron una fidelidad del 99,92 por ciento para un dispositivo de dos qubits conocido como puerta CZ y del 99,98 por ciento para una puerta de un solo qubit. Este avance, que se realizó como parte del proyecto Q-LEAP, no solo aumenta el rendimiento de los dispositivos cuánticos ruidosos de escala intermedia (NISQ) existentes, sino que también ayuda a allanar el camino para la realización de computación cuántica tolerante a fallas a través de tecnología cuántica eficiente. corrección de errores.
El DTC es un nuevo tipo de acoplador sintonizable que consta de dos transmones de frecuencia fija (un tipo de qubit que es relativamente insensible al ruido derivado de la carga) conectados a través de un bucle con una unión Josephson adicional. Su arquitectura aborda uno de los desafíos más importantes de la computación cuántica: desarrollar hardware para conectar qubits de forma de alta fidelidad. La alta fidelidad de la puerta es esencial para reducir errores y aumentar la confiabilidad de la computación cuántica, y el esquema DTC se destaca por lograr interacciones residuales suprimidas y operaciones rápidas de puerta de dos qubits de alta fidelidad, incluso para qubits altamente aislados. Aunque se ha logrado una fidelidad del 99,9 por ciento para puertas de un solo qubit, los dispositivos de dos qubits suelen tener tasas de error del 1 por ciento o más, principalmente debido a las interacciones entre qubits conocidas como interacciones ZZ.
Un original del presente trabajo, publicado Exploración física xUna puerta se construye utilizando técnicas de fabricación sofisticadas utilizando un tipo de aprendizaje automático conocido como aprendizaje por refuerzo. Este enfoque permite a los investigadores traducir el potencial teórico del DTC en aplicaciones prácticas. Utilizaron este método para lograr un equilibrio entre los dos tipos de errores residuales (errores de fuga y errores de decoherencia) que permanecen en el sistema, seleccionando una duración de 48 nanosegundos como compromiso óptimo entre las dos fuentes de error. Gracias a esto, pudieron alcanzar niveles de fidelidad que, según se informa, son los más altos en el campo.
Según Yasunobu Nakamura, director del Centro RIKEN de Computación Cuántica, “al reducir la tasa de error en las puertas cuánticas, hemos permitido una computación cuántica más confiable y precisa. Esto es especialmente importante para el desarrollo de computadoras cuánticas tolerantes a fallas, que son el futuro de la computación cuántica.”
Continuó: “La capacidad de este dispositivo para funcionar de manera eficiente con qubits altamente aislados lo convierte en un componente versátil y competitivo para diversas arquitecturas de computación cuántica. Esta adaptación garantiza que pueda integrarse en procesadores cuánticos superconductores existentes y futuros, mejorando su rendimiento general”. y la escalabilidad mejora. En el futuro, planeamos intentar lograr una longitud de puerta más corta, ya que esto puede ayudar a reducir los errores inconsistentes”.