septembre 28, 2022

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Nouveau schéma de correction des erreurs quantiques

Des facteurs environnementaux appelés décohérences conduisent à une rotation aléatoire des qubits. Par exemple, le qubit central est tourné dans la figure du milieu, ce qui représente une erreur quantique. La tâche des diagrammes QEC est de détecter et de corriger ces erreurs afin que les qubits puissent être remis dans leur état d’origine. Crédit : Sangkha Borah, OIST

Les ordinateurs quantiques sont très prometteurs dans notre monde de mégadonnées. Si les chercheurs peuvent exploiter leur potentiel, ces appareils peuvent effectuer des calculs complexes à grande échelle à la vitesse de l’éclair.


Les ordinateurs classiques comme nos ordinateurs portables stockent les informations en bits, qui existent dans l’un des deux états physiques suivants : 0 ou 1. Mais les qubits, la forme équivalente de stockage de données pour les ordinateurs quantiques, fonctionnent différemment car leur nature est probabiliste plutôt que déterministe. Ils peuvent exister en tant que 0 et 1 en même temps, ce qui leur donne leur pouvoir. Avec l’augmentation du nombre de bits stockés dans un ordinateur quantique, cet ordinateur peut traiter les informations plus rapidement qu’un ordinateur conventionnel.

Mais il y a un inconvénient. Les Qubits sont fragiles. Leurs états changent très rapidement, par exemple en réponse à facteurs environnementaux Comme la température, causant beaucoup d’erreurs. Les chercheurs ont eu du mal à développer un moyen efficace de corriger ces erreurs en temps réel. Les méthodes de correction de ces erreurs quantiques sont connues sous le nom de Correction d’erreur quantique (QEC) Graphiques.

« Pour Statistiques quantitativesCes erreurs sont vraiment problématiques, explique le Dr Sangka Bora, chercheur postdoctoral dans l’unité des machines quantiques dirigée par le professeur Jason Twamley à l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa (OIST). « Si nous pouvons comprendre comment effectuer avec précision la QEC, nous aurons peut-être très bientôt des ordinateurs quantiques utilisables. »

Maintenant, le Dr Bora et ses collègues de l’OIST et leurs collaborateurs du Trinity College de Dublin, en Irlande, et de l’Université du Queensland à Brisbane, en Australie, ont proposé une nouvelle méthode de correction d’erreurs, récemment publiée dans Recherche d’examen physique.

MBE-CQEC : un nouveau schéma de correction d'erreur quantique

Ce diagramme montre comment fonctionne le diagramme MBE-CQEC à trois qubits. Les qubits dans un ordinateur quantique (à gauche) sont mesurés en continu par un estimateur (à droite), alimenté par un ordinateur classique. L’estimateur détecte les erreurs en effectuant des mesures du syndrome, puis les corrige avec un retour d’information approprié. Crédit : Sangkha Borah, OIST

L’enquête QEC consiste à effectuer un tableau de plusieurs qubits en utilisant une propriété de la mécanique quantique appelée intrication. Pour détecter les erreurs qui se produisent dans les qubits, le schéma QEC doit appliquer une série de mesures appelées mesures de symétrie. Ces mesures évaluent si deux des qubits voisins les plus proches sont alignés dans la même direction. Les résultats de ces mesures sont appelés synapses et, sur cette base, l’erreur dans les qubits peut être détectée et corrigée ultérieurement.

Les schémas QEC couramment utilisés sont généralement lents et entraînent une perte rapide d’informations stockées dans des qubits en raison d’erreurs qu’ils ne parviennent pas à détecter et à corriger en temps réel. De plus, les méthodes QEC utilisent une méthode de mesure quantique traditionnelle appelée quantification projective pour obtenir des symétries. Cette méthode nécessite plusieurs qubits supplémentaires, ce qui la rend très gourmande en ressources.

Au lieu de cela, le Dr Bora et ses collègues ont utilisé une approche appelée mise à l’échelle continue. De telles mesures peuvent être effectuées beaucoup plus rapidement que les mesures projectives traditionnelles d’une manière très économe en ressources. Ils ont développé un schéma QEC appelé le schéma Quantum Continuous Measurement-Based Estimation Erreur Correction (MBE-CQEC), qui peut détecter et corriger rapidement et efficacement les erreurs des mesures de syndrome partiel bruyant. Ils ont configuré un ordinateur classique puissant pour agir comme un contrôleur externe (ou estimateur) qui estime les erreurs dans un système quantique, filtre parfaitement le bruit et applique une rétroaction pour les corriger.

Le Dr Bora explique que le nouveau schéma QEC est basé sur un modèle théorique qui doit encore être validé expérimentalement sur un ordinateur quantique. De plus, il a des limitations importantes : comme le nombre de qubit Dans le système, la simulation en temps réel de l’estimateur devient significativement plus lente.

« Nous y travaillons et nous espérons que d’autres dans le domaine prendront également en charge le problème », a conclu le Dr Bora.


L’ajout de qubits logiques à un ordinateur quantique Sycamore réduit le taux d’erreur


Plus d’information:
Sangkha Borah et al, Scheme of Measurement-Based Estimation for Continuous Quantitative Error Correction, Recherche d’examen physique (2022). DOI : 10.1103/ PhysRevResearch.4.033207

la citation: MBE-CQEC: New Quantum Error Correction Scheme (15 septembre 2022) Extrait le 15 septembre 2022 de https://phys.org/news/2022-09-mbe-cqec-scheme-quantum-errors.html

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