Az IBM négy méteres összeköttetéssel kapcsolt össze kvantumprocesszorokat
Az IBM kutatói két Quantum Nighthawk processzort kapcsoltak össze négy, méteres léptékű l-couplerrel. A kvantumállapotok átvitele átlagosan 99 százalékos hűséget ért el, ami az IBM szerint a moduláris, hibatűrő kvantumszámítógépek felé vezető skálázás fontos lépése.
- Két IBM Quantum Nighthawk R1 processzort kapcsoltak össze négy l-couplerrel.
- Az egyenként 80 centiméteres kábeleken az átlagos kvantumállapot-átviteli hűség 99 százalék volt.
- A mért legmagasabb átviteli hűség 99,3 százalékot ért el.
- A távoli CZ kapuk átlagos hűsége a négy kapcsolaton 94,75 százalék volt.
- Az IBM a megoldást a Nighthawk, a Starling és a későbbi rendszerek skálázásához fejleszti.
Több processzor dolgozhat együtt
Az IBM Research október 27-én ismertetett munkája arra a kérdésre ad választ, hogyan lehet a kvantumszámítógépeket egyetlen chip méretén túl bővíteni. A kutatók szerint a nagyobb rendszerek felé vezető út több, egymással együttműködő processzort igényel, amelyek között a kvantuminformáció a chipek között is mozoghat.
A moduláris kvantumszámítógépek különálló kvantumprocesszorokból állnak, amelyeket méteres léptékű összeköttetések kapcsolnak össze egy közös kriogén környezetben. Ezeket az IBM a chipen belüli c-couplerektől megkülönböztetve l-couplereknek nevezi. Az összekapcsolt processzorok az IBM új, moduláris kriogén platformján, hígításos hűtőkben kaphatnak helyet.
Négy l-coupler kapcsolta össze a Nighthawk chipeket
A kísérletben két IBM Quantum Nighthawk R1 processzort kötöttek össze négy l-couplerrel. Mindegyik összeköttetéshez egy 80 centiméteres alumínium koaxiális kábel tartozott, amely a hígításos hűtőben lévő két chip között továbbította a kvantuminformációt.
Az l-couplerekhez az alumíniumkábel mellett a chiphez kapcsolódó elemek, az úgynevezett l-qubitek, a kábeleket az l-qubitekkel összekötő hangolható csatolók és a vezérlők is hozzátartoznak. Az összeköttetéseket a processzorok hűtőbe szerelése után lehet csatlakoztatni. A fejlesztési kísérletben a qubiteknek csak egy részét kötötték ki, maguk a processzorchipek azonban teljes Nighthawk processzorok voltak.
Az IBM 940 000-es belső minőségi tényezőt mért az l-coupler módusainál. Ez a szám azt jelzi, hogy a rendszer mennyire képes energiát tárolni, és a magasabb érték kedvezőbb. A kvantumállapot-átvitel hűsége elérte a 99,3 százalékot, az átlagos érték pedig 99 százalék volt. Ez azt jelenti, hogy a kvantumállapot átlagosan az esetek 99 százalékában helyesen jutott át a kábelen.
A kapcsolat a hibajavítás és a nagyobb algoritmusok alapja lehet
A kutatók a modulok között átvitt állapotokkal távoli CZ kapukat is létrehoztak. Ezek két qubites kapuk, amelyek átlagos hűsége a négy összeköttetésen 94,75 százalék volt. A művelettel a két modul között megosztott összefonódott állapotokat hoztak létre, és azt is bemutatták, hogy két l-coupler egyidejű használatával egymástól független összefonódott állapotok generálhatók.
Az IBM szerint a korábbi, processzorok közötti kapcsolatokat bemutató kísérletek nem voltak könnyen összeegyeztethetők a nagy, szupravezető processzorok gyártásával és összeszerelésével, illetve több l-coupler használatával. A most ismertetett kialakítás kompatibilis az IBM Quantum Nighthawk rendszerével, és az IBM Quantum Starling, valamint az azt követő rendszerek felé is skálázható.
A több processzor közötti megbízható kapcsolat lehetővé teheti nagyobb hibajavító kódok és nagyobb kvantumalgoritmusok futtatását, több összefonódott qubit bevonásával. Az IBM a következő lépések között az l-couplerek kihozatalának és reprodukálhatóságának javítását, a hibaarány csökkentését, valamint a nagyobb és összetettebb processzorokhoz használható további couplerek skálázását említi. A vállalat ezeket az összekapcsolt Nighthawk rendszerek és a Quantum Starling felé vezető fejlesztések részeként tervezi továbbvizsgálni.
IBM Research: Modular quantum computing takes shape with l-couplers
