Kvantdatorer lovar att lösa problem exponentiellt snabbare än klassiska maskiner genom att koda information i kvantbitar (qubits), som fungerar enligt kvantmekanikens principer. Qubits är dock mycket känsliga för brus och defekter, vilket introducerar fel som kan äventyra beräkningsnoggrannheten.
Forskare vid MIT har utvecklat tekniker för att uppnå den högsta någonsin uppmätta precisionen i kvantgrindar med en enda kvantbit, ett avgörande steg mot feltolerant kvantberäkning. Genom att förfina kontrollmetoder för en typ av supraledande kvantbit som kallas fluxonium, uppnådde teamet en precision på 99,998 procent, vilket minskar resurserna som behövs för felkorrigering och gör kvantberäkning mer genomförbar.
Fluxonium-qubits skiljer sig från de vanligare transmon-qubits genom att de innehåller en ”superinduktor”, som skyddar dem från omgivningsbrus. Denna design förbättrar deras koherens, vilket möjliggör operationer med hög noggrannhet. Men deras lägre frekvens krävde traditionellt långsammare grindar, vilket kan vara en nackdel. De nya teknikerna övervann inte bara denna begränsning utan visade också potentialen hos fluxonium för höghastighetsgrindar med hög precision.
Högprecisionsgrindar är avgörande för kvantfelkorrigering, en process som kompenserar för det oundvikliga bruset och felen i kvantsystem. Genom att uppnå högre grindprecision har forskarna minskat den beräkningsmässiga overhead som behövs för felkorrigering, vilket bringar praktisk kvantberäkning närmare verkligheten.
Studien återspeglar den tvärvetenskapliga karaktären hos kvantforskning, som kombinerar insikter från fysik och elektroteknik. Teknikerna som utvecklats av MIT-teamet är inte begränsade till fluxonium och kan tillämpas på andra kvantberäkningsplattformar.
