_ Măsurarea îmbunătățirii proiectării impulsurilor pentru sisteme cuantice

În căutarea unei metode pentru reducerea erorilor în sistemele cuantice zgomotoase, Kajsa Williams și Louis-S. Bouchard, cercetătorii de la Centrul pentru Știință și Inginerie Cuantică de la Universitatea din California, Los Angeles, au implementat și evaluat performanța porților cu un singur qubit folosind impulsuri compozite și adiabatice special concepute. Deși nu au găsit avantaje deosebite în ceea ce privește scurgerile și infiltrațiile porților în comparație cu porțile standard, robustețea de a controla eroarea de câmp a fost mult îmbunătățită.

Cercetarea lor este publicată în Intelligent Computing.

Calcul cuantic pe dispozitive cuantice moderne zgomotoase la scară intermediară este încă avantajos doar pentru aplicații specifice. Încercarea de a crește durata și complexitatea calculelor efectuate pe aceste dispozitive duce rapid la acumularea unei cantități inacceptabile de erori.

Îmbunătățirea robusteței porților pentru a controla deviația sistemului ar atenua acumularea de erori și, astfel, ar atenua acumularea de erori. crește gama de aplicații posibile ale calculului cuantic. Proiectele lui Williams și Bouchard pentru impulsuri compozite și adiabatice pentru a implementa porți cu un singur qubit au îmbunătățit robustețea cu aproape un ordin de mărime.

Williams și Bouchard au folosit instrumentul software Qiskit și platforma IBM Quantum Experience (IBM-QE) să implementeze și să valideze impulsuri compozite și impulsuri adiabatice pentru controlul unui qubit supraconductor. Ei au efectuat proceduri de calibrare pentru a determina o frecvență purtătoare pentru impulsuri, care să le permită să demonstreze o îmbunătățire față de pulsul implicit. După ce au ales parametrii pentru impulsurile compozite, au simulat efectul impulsurilor folosind Python.

Python a fost, de asemenea, folosit pentru a căuta parametrii pentru impulsurile adiabatice pe care le-au proiectat înainte de implementarea și validarea lor pe IBM-QE.

Au folosit impulsurile lor special concepute - o varietate de impulsuri Gaussiane, DRAG și HS1 - pentru a controla un qubit transmon pe platforma IBM-QE și pe procesorul cuantic supraconductor Lima. Benchmarkingul randomizat a fost utilizat pentru evaluarea performanței. Impulsurile adiabatice de trecere completă au fost cele mai robuste dintre impulsurile testate.

Conform autorilor, „implementarea cu succes a impulsurilor [adiabatic full pasaj] de numai 2,8 până la 5 ori mai lung decât impulsurile unice face compozite [adiabatic full pass] posibile scheme de trecere; în caz contrar, astfel de impulsuri ar consuma o proporție insuportabilă din timpul de coerență intrinsecă.”

Lucrările viitoare s-ar putea concentra pe reducerea erorilor prin atenuarea scurgerilor și a infiltrațiilor. Scurgerea se referă la fenomenul în care un qubit trece de la stările desemnate pentru calcul în stări de energie superioară care nu fac parte din operațiunile de calcul. Acest lucru poate apărea din cauza imperfecțiunilor impulsurilor de control sau a interacțiunilor cu mediul.

Scurgerile sunt problematice deoarece pot duce la erori care nu sunt ușor de corectat prin tehnici standard de corectare a erorilor cuantice. Infiltrația este un concept înrudit și se referă la rata la care qubiții revin din starea de scurgere. Separea este, de asemenea, problematică, deoarece unii qubiți revin la stări greșite. Atât scurgerile, cât și infiltrațiile sunt factori importanți în evaluarea fidelității și robusteței operațiunilor cuantice pe dispozitivele NISQ.

(Fluierul)