Forskare utvecklar felkorrigerande kvantdatorer

Forskare utvecklar felkorrigerande kvantdatorer

Genom en kombination av 3D-kod på en 2D-struktur kan ny forskning drastiskt förenkla utvecklingen av kvantdatorer.

Utvecklingen av kvantdatorer har tagit stora steg framåt de senaste åren. Från att ha varit konceptuella skapelser som kunnat beräkna enskilda kvantbitar (qubits) med låg pålitlighet når moderna kvantdatorer beräkningskapacitet som i vissa tillämpningar vida överstiger kapaciteten hos traditionella superdatorer.

Ett problem som inte lösts med moderna varianter är att kvantdatorer kräver extremt avancerade tekniska lösningar för kylning såväl som felhantering av de svårhanterliga kvantberäkningarna. Det sistnämnda kan vara på väg att lösas då IEEE Spectrum rapporterar att den brittiska forskaren Benjamin Brown presenterar en lösning för felhantering av kvantberäkningar där tredimensionell kod appliceras på tvådimensionell hårdvara.

Kvantdator_Google.jpg

Bildkälla: Google.

Lösningen bygger på ett koncept för felhantering vid namn "the surface code" som utvecklats av en grupp inom Googles kvantdatordivision. Den stora utvecklingen med denna lösning är att den applicerar tredimensionella beräkningar i ett tvådimensionellt plan, vilket gör det möjligt att bygga in felkorrigeringen i traditionella tvådimensionella kretsar. Koden nyttjar det fysikaliska fenomenet kvantsammanflätning (eng. quantum entanglement).

Kvantbitarna som struktureras tillsammans på 2D-strukturer kan kommunicera med varandra, och därigenom avslöja om närliggande kvantbitar uppvisar fel. Detta blir viktigt när kvantdatorn ska utföra mer komplicerade beräkningar, vilket kräver användning av så kallade kvantgrindar (eng. quantum gate). Kombinationen av flera sådana gör det möjligt att utföra logiska funktioner.

För att en kvantdator ska komma till praktisk användning behöver den stöda en typ av kvantgrindar som kallas Clifford gate set. Detta måste i sin tur kombineras med beräkningsmetoden magic-state distillation, vilken rensar Clifford gate set från det "brus" som annars kan störa kvantberäkningar. Kombinationen är effektiv, men också väldigt krävande för systemet som ska utföra den.

Given it is understood to be impossible to use two-dimensional code like the surface code to do the work of a non-Clifford gate, I have used a three-dimensional code and applied it to the physical two-dimensional surface code scheme using time as the third dimension. This has opened up possibilities we didn’t have before

Benjamin Brown har lyckats lösa problemet genom att utveckla en form av Clifford gate set som inte kräver den prestandaintensiva brusrensande processen. Resultaten publiceras i den vetenskapliga tidskriften Science Advances och beskriver hur Brown använder tid som den tredje dimensionen för att utföra tvådimensionella surface code-beräkningar.

Kvantdator_lager.jpg

Bildkälla: University of Sydney.

Detta bygger på att tre lager av surface code interagerar med varandra över tid. Av kodens 3D-struktur hämtas sedan ursnitt som kombineras till ett tvådimensionellt plan, och beräkningar kan därmed utföras på denna kod. Processen upprepas över tid och kan hantera fel som uppstår i 3D-ursnitten i koden. Brown konstaterar att lösningen kan frigöra kvantdatorns hårdvaruresurser från att hantera felkorrigering, och därmed låta den ägna resurserna åt andra uppgifter istället.

I’ve shown this to work theoretically, mathematically. The next step is to simulate the code and see how well it works in practice

Samtidigt konstaterar Benjamin Brown också att lösningen med felkorrigerande kvantberäkningar har bevisats matematiskt, men att det fortfarande återstår att implementera koden i praktiken och se hur den beter sig där.

Läs mer om kvantdatorer:

Skicka en rättelse
Tack för tipset Vzano!
13

Tesla högre värderat än det sammanlagda värdet av Bank of America och American Express

Börsrallyt har höjt värdet på Elon Musks skötebarn till över 270 miljarder USD, och bolaget kan kvalificeras för indexet S&P 500. Läs mer

11

AMD:s senaste drivrutin bjuder på buggfixar och stöd för spelet Death Stranding

I forumet tipsar medlemmen TechWolf om att AMD:s senaste grafikdrivrutin bland annat optimerar för spelet Death Stranding. Läs mer

28

Softbank kan komma att sälja av kretsutvecklaren ARM Holdings

Försäljning eller börsnotering finns på kartan när kretsutvecklaren ARM Holdings japanska ägare ser över framtidsplaner. Läs mer

26

AMD avtäcker Threadripper Pro-serien – tidsexklusivt för Lenovos arbetsstationer

Lenovo och AMD avtäcker tillsammans Threadripper Pro-processorerna som får 128 PCI Express-banor och 8 minneskanaler. Läs mer

I samarbete med Cooler Master
38

Tävling: Vem är den mest extrema gamern på SweClockers?

Cooler Master lanserar ett nytt prispressat ITX-chassi och tävlar ut tre exemplar till SweClockers mest "extrema" medlemmar. Läs mer

38

Samsung spår att 6G-nätverk rullas ut på bred front till år 2030

Den koreanska teknikjättens vision för 6G anger hastigheter om 1 000 Gbps och möjlighet till trådlöst strömmad 16K-video. Läs mer

39

Storbritannien bannlyser Huawei från 5G-nätverk

Brittiska operatörer förbjuds implementera Huaweis hårdvara i sina 5G-nät från och med januari 2021. Läs mer

77

Intrång hos Foodora – 25 000 svenska konton påverkas

Intrånget mot matleveransföretaget Foodora har exponerat användaruppgifter för nära en halv miljon konton. Läs mer

19

Halo 3 till PC finns ute nu som del av Master Chief Collection

I och med att Halo 3 tillkommer Master Chief-samlingen uppdateras inte bara det visuella utan en del buggar åtgärdas också. Läs mer

16

Intels Alder Lake-S kan kombinera 16 kärnor med hybridteknik

Nya uppgifter pekar på att Intels processorgeneration Alder Lake-S kan integrera 16 kärnor i en big.LITTLE-konfiguration. Läs mer

60

Mythbusters-profilen Grant Imahara har gått ur tiden

Grant Imahara är känd från TV-programmen Mythbusters och The White Rabbit Project. Han blev 49 år gammal. Läs mer

I samarbete med MSI
13

Astronom, ordvitsare och flöjtkonnässör vinner i MSI:s B550-tävling

Efter hård kamp står nu tre segrare klara i MSI:s B550-batalj, vilka belönas med moderkort, grafikkort och tangentbord. Läs mer