Как повысить производительность кубитов: достигнуто сверхбыстрое обнаружение флуктуаций

Используя доступные в коммерческой сфере технологии и инновационные методы, исследователи из NBI расширили границы скорости обнаружения изменений в чувствительных квантовых состояниях кубита. Их работа позволяет отслеживать быстрые изменения в характеристиках кубита, которые ранее были невидимы. Исследование опубликовано в журнале Physical Review X. Основным рабочим инструментом любого квантового приложения, ориентированного на желанный,

но еще не полностью реализованный квантовый компьютер, является кубит. Однако это довольно хрупкий инструмент. Кубиты, как и квантовые процессоры в целом, чрезвычайно чувствительны к окружающей среде. Как правило, материалы, в которые они встроены, содержат микроскопические дефекты, которые до сих пор не до конца изучены. Эти

дефекты могут чрезвычайно быстро флуктуировать в пространстве, иногда сотни раз в секунду. По мере этих флуктуаций изменяется и скорость потери энергии кубитом, а следовательно, и полезной квантовой информации. До сих пор стандартные методы характеризации, занимающие до минуты, просто не могли «уловить» эти быстрые

флуктуации. В результате исследователи могли измерять только среднюю скорость потери энергии, что часто давало неполное представление об истинной производительности кубита. Быстрый мониторинг позволил эффективно выявлять колебания. Теперь группа исследователей из Института Нильса Бора, входящая в Центр квантовых устройств и программу квантовых вычислений Фонда Novo Nordisk, под руководством научного сотрудника

доктора Фабрицио Берритты, разработала адаптивный подход к измерению в реальном времени , который отслеживает флуктуации скорости потери энергии (релаксации) кубита по мере их возникновения. Эта работа является частью международного сотрудничества с исследователями из Норвежского университета науки и технологий, Лейденского университета и Университета Чалмерса. Используя быстрый классический контроллер, этот метод непрерывно обновляет

свою оценку скорости релаксации кубита всего за несколько миллисекунд, что близко к собственному временному масштабу самих флуктуаций, а не к секундам или минутам, как это было в предыдущих методах. Команда достигла таких скоростей, используя специализированный контроллер, известный как программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA) — разновидность классического процессора,

способного работать чрезвычайно быстро. Проводя эксперимент непосредственно на FPGA, они смогли приблизительно оценить скорость потери энергии кубитом, основываясь всего на нескольких измерениях, без необходимости медленных обращений к обычному компьютеру. Такая скорость сопряжена с проблемой: программирование ПЛИС для решения конкретных

задач может быть исключительно сложным. Тем не менее, Берритта и остальная часть команды добились того, чтобы контроллер обновлял свои внутренние «знания» — байесовскую модель — после каждого измерения кубита. Это позволило системе непрерывно и максимально эффективно адаптировать процесс получения информации о состоянии кубита. В результате

контроллер FPGA и окружение кубита теперь развиваются примерно в одном и том же временном масштабе, при этом измерения и обнаружение происходят соответственно — примерно в сто раз быстрее, чем это когда-либо демонстрировалось ранее. Кроме того, раньше никто не знал, с какой скоростью происходят флуктуации в сверхпроводящих кубитах. Но теперь мы знаем, благодаря работе Берритты в NBI. ПЛИС существуют уже довольно давно и нашли применение в других научных областях. Но используемый

здесь коммерчески доступный контроллер с ПЛИС, предоставленный компанией Quantum Machines для OPX1000, показал замечательные результаты — он программируется на языке программирования, сравнимом с Python, программным обеспечением, обычно используемым физиками, и поэтому доступен для физиков по всему

миру. Когда встречаются самые современные квантовые технологии и управляющее оборудование Использование контроллера на базе FPGA от компании Quantum Machines на современном квантовом оборудовании является результатом тесного сотрудничества между исследовательской группой Института Нильса Бора под руководством доцента Мортена Кьергорда и Университетом Чалмерса, где был разработан и изготовлен квантовый

процессор. «Контроллер обеспечивает очень тесную интеграцию между логикой, измерениями и прямой связью: именно эти компоненты сделали возможным наш эксперимент», — говорит Кьергор. Квантовые технологии в более широком контексте Квантовые технологии открывают множество перспектив. Но история всегда была, а в некоторых случаях и остается, похожа на сказку о множестве птиц на крыше и редких визитах некоторых из них в наши руки. Однако

прогресс постоянно идет, и иногда он происходит скачкообразно. Раскрывая эти ранее недоступные динамические процессы , полученные результаты переопределяют временные масштабы, имеющие значение для характеризации и калибровки сверхпроводящих квантовых процессоров. С учетом современных материалов и технологий изготовления, переход к калибровке и мониторингу в реальном времени представляется ключевым шагом вперед. Исследования в NBI продолжают двигаться в этом направлении. Представленный

здесь прогресс демонстрирует ценность сотрудничества между научными исследованиями и промышленностью, а также инновационное использование нетрадиционных методов. «В настоящее время в квантовых процессорах в целом общая производительность определяется не лучшими кубитами, а худшими: именно на них нам и нужно сосредоточиться. Удивительно, что «хороший» кубит может превратиться в «плохой» за доли секунды, а не за минуты или

часы». «Благодаря нашему алгоритму, быстродействующее управляющее оборудование может в режиме реального времени точно определять, какой кубит является «хорошим», а какой «плохим». Мы также можем собирать полезную статистику по «плохим» кубитам за секунды, а не за часы или дни». «Мы до сих пор не можем объяснить значительную часть

наблюдаемых нами флуктуаций. Понимание и контроль физических процессов, лежащих в основе таких флуктуаций свойств кубитов, будут необходимы для масштабирования квантовых процессоров до полезных размеров», — говорит Берритта.

Как повысить производительность кубитов: достигнуто сверхбыстрое обнаружение флуктуаций

Сообщает android-robot.com

Новость из рубрики: Технологии и Hi-Tech

Поделиться новостью: Поделиться новостью в Facebook Поделиться новостью в Twittere Поделиться новостью в VK Поделиться новостью в Pinterest Поделиться новостью в Reddit

Топ Новости Недели

16:17, 20 Фев «Премиальный дизайн, высочайшее качество, высокая производительность». Тестирование Samsung Galaxy Book6 Ultra раскрыло его автономность и производительность Авторы Tom’s Hardware протестировали новейший ноутбук Samsung Galaxy Book6 Ultra. Это версия с 16-дюймовым OLED-экраном, новым процессором Core Ultra...

17:17, 10 Фев На Брянщине обсудили ход реализации нацпроекта «Производительность труда» Губернатор Брянской области Александр Богомаз провел оперативное совещание, на котором были подведены итоги реализации нацпроекта «Производительность...

17:17, 24 Фев Путин призвал повысить безопасность должностных лиц Минобороны и ОПК Президент России Владимир Путин заявил о необходимости повысить уровень защищенности должностных лиц Минобороны, оборонно-промышленного комплекса, а ...

20:17, 06 Фев Производительность iGPU Intel B390 в Alan Wake 2 конкурирует с Xbox Series S В ходе всестороннего теста производительности, проведённого Digital Foundry, новый интегрированный графический процессор Intel Panther Lake показал н...

14:17, 15 Фев Красная книга Москвы помогла повысить интерес горожан к столичной природе Красная книга столицы — это не просто сборник информации, а важный правовой документ, который защищает редкие виды флоры и фауны, а также описывает м...

15:17, 24 Фев Антенна МРТ может повысить качество изображения и сократить время сканирования — без замены существующих аппаратов Магнитно-резонансная томография (МРТ) — один из самых мощных диагностических инструментов в медицине. Однако некоторые ткани, расположенные глубоко в...