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!
7

Designa SweClockers nästa musmatta

Det är dags för nya musmattor där medlemmarna får vara med och designa och sedan rösta fram motivet som ska prägla mattorna. Läs mer

0

Microsoft arbetar på utökad säkerhet i Windows 10-kärnan

Kernel Data Protection ska utöka systemets skydd mot angrepp som försöker korrumpera data eller söker förhöjda rättigheter. Läs mer

14

Western Digital introducerar hårddiskar med tekniken EAMR

De enterprise-klassade hårddiskarna gör entré för EAMR, där elektricitet gör det möjligt att öka lagringsdensiteten. Läs mer

13

Nvidias senaste drivrutin optimerar för spelet Death Stranding

I forumet tipsar medlemmen Ragnarok om att Nvidias nya drivrutin optimerar för spelen Death Stranding och Horizon: Zero Dawn. Läs mer

50

SweClockers intervjuar OVPN om bataljen med filmbolagen

Efter nyheten om att VPN-leverantören OVPN blir nästa måltavla för filmbolagen uppstod många frågor, vilka bolaget här svarar på. Läs mer

27

En genomgång av Android-upplevelsen i telefonen Surface Duo

Windows Central går igenom användarupplevelsen i Surface Duo, Microsofts kommande Android-telefon med två skärmhalvor. Läs mer

85

Chieftec släpper 20 år försenat datorchassi

Med estetik och behov anpassade för år 2000 avtäcker Chieftec en nygammal datorlåda med fem externa 5,25- och 3,5-tumsplatser. Läs mer

41

Nvidia Geforce RTX 3060 introducerar kretsen GA106 efter flaggskeppen

Mellanklassens grafikkrets sägs hamna i samma prisklass som Geforce RTX 2060, och lanseras några månader efter toppmodellerna. Läs mer

29

Apple storsatsar på Mini LED-skärmar under år 2021

Analysfirman Trendforce hävdar att taiwanesiska tillverkare av Mini LED-skärmpaneler gynnas av Apple-lanseringar tidigt år 2021. Läs mer

35

Nvidia går om Intel i börsvärde

Med ett börsvärde på drygt 250 miljarder dollar går Nvidia om Intel som världens tredje högst värderade halvledarbolag. Läs mer

93

Har du tips om billiga och bra enkla T-shirts?

Medlemmen Gorian letar efter bra men enkla T-shirts att fylla ut garderoben med. Har du bra tips att dela med dig av? Läs mer

91

Apple överger AMD Radeon vid övergången till egna ARM-processorer

I en utvecklargenomgång bekräftar Apple att kommande datorer med bolagets egna ARM-processorer bestyckas med egen grafikteknik. Läs mer