குவாண்டம் சுற்றுகளை மீட்டமைப்பதற்கான வேகமான நுட்பம்

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டரை மறுதொடக்கம் செய்வது என்பது அதன் பாகங்களை சேதப்படுத்தும் ஒரு தந்திரமான செயலாகும், ஆனால் இப்போது இரண்டு RIKEN இயற்பியலாளர்கள் மீட்டமைப்பை அழுத்துவதற்கான வேகமான மற்றும் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய வழியை முன்மொழிந்துள்ளனர்.

வழக்கமான கணினிகள் பூஜ்ஜியம் அல்லது ஒன்றின் மதிப்பை எடுக்கும் பிட்களாக சேமிக்கப்பட்ட தகவலை செயலாக்குகின்றன. குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர்களின் சாத்தியமான ஆற்றல், பூஜ்ஜியம் அல்லது ஒன்றின் மதிப்பை எடுக்கக்கூடிய ‘குபிட்களை’ (Qubit) செயலாக்கும் திறனில் உள்ளது அல்லது இரண்டும் ஒரே நேரத்தில் தெளிவற்ற கலவையாக இருக்கலாம்.

“இருப்பினும், பல செயல்பாடுகளுக்கு ஒரே மின்சுற்றை மீண்டும் பயன்படுத்த, நீங்கள் குபிட்களை பூஜ்ஜிய வேகத்திற்கு மீண்டும் மாற்றியமைக்க வேண்டும்,” என்கிறார் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கான RIKEN மையத்தின் குவாண்டம் இயற்பியலாளர் ஜாவ் ஷென் சாய்.

சிறிய மீக்கடத்திகளில் இருந்து உருவாக்கப்பட்ட குபிட்களை மீட்டமைப்பதற்கான சிறந்த வழிகளில் ஒன்று, ரெசனேட்டர் எனப்படும் ஒரு சிறிய சாதனத்தில் ஒரு ஃபோட்டானுடன்-ஒளியின் துகளை இணைப்பதாகும். குபிட் அதன் ஆற்றலை ரெசனேட்டருக்கு மாற்றுகிறது. அதன் பிறகு ரெசனேட்டரில் உள்ள ஃபோட்டான் சிதைந்து, அதன் ஆற்றலை சுற்றுச்சூழலுக்கு வெளியிடுகிறது. இந்த செயல்முறை குவிட் நிலையை மீண்டும் தரை நிலைக்கு (பூஜ்ஜியத்திற்கு) குறைக்கிறது. இந்த முறையின் சிக்கல் என்னவென்றால், ஃபோட்டானுடன் நிரந்தரமாக சிக்குவது குபிட்டின் தரத்தை விரைவாகக் குறைக்கிறது, இதனால் அது எதிர்கால செயல்பாடுகளுக்கு பயனுள்ளதாக இருக்காது. “குபிட்டுக்கு இது மோசமானது, மேலும் அதன் வாழ்நாள் குறுகியதாகிறது,” என்று சாய் கூறுகிறார்.

இப்போது, ​​சாய் மற்றும் அவரது RIKEN சகாவான Teruaki Yoshioka ஒரு உருவகப்படுத்துதலை வடிவமைத்துள்ளனர். இது குபிட்டை சேதப்படுத்தாமல் மீட்டமைப்பதற்கான சிறந்த வழியைக் கண்டறிய உதவுகிறது.

அவர்களின் கணக்கீடுகளின் அடிப்படையில், இந்த ஜோடி ஒரு மின்கடத்தி, ஒரு சாதாரண உலோகம், மற்றொரு மின்கடத்தி மற்றும் மற்றொரு மீக்கடத்தி ஆகியவற்றைக் கொண்டு ஒரு மீக்கடத்துப் பொருளை ஒன்றின்மீது ஒன்று மேற்பொருத்தம் செய்வதன் மூலம் கூடுதல் சந்திப்பைப் பயன்படுத்தி கட்டுப்படுத்தக்கூடிய ஒரு ரெசனேட்டரை உருவாக்க முன்மொழிந்தது. இந்த அடுக்கு சந்திப்பு மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. குபிட் செயல்பாடு மேற்கொள்ளப்படும் போது, ​​ஃபோட்டான் சிதைவடையாத வகையில் செட்-அப் டியூன் செய்யப்படுகிறது. செயல்பாடு முடிந்ததும் மட்டுமே இயற்பியலாளர்கள் மின்னழுத்தத்தை மாற்றுகிறார்கள், இது ஃபோட்டான் ஆற்றலை வெளியிட அனுமதிக்கிறது. “இந்த சரிசெய்யக்கூடிய ரெசனேட்டர் எங்கள் முன்மொழிவுக்கு முக்கியமானது” என்று சாய் கூறுகிறார்.

99.0% நம்பகத்தன்மையுடன், 280 நானோ விநாடிகள் ஒரு குபிட்டை மீட்டமைப்பதற்கான சிறந்த ஆய்வகப் பதிவாகும். “எங்கள் உருவகப்படுத்துதல்கள் 80 நானோ வினாடிகளில் 99.0% நம்பகத்தன்மையுடன் குபிட்டை மீட்டமைக்க முடியும் என்று பரிந்துரைக்கிறது,” என்கிறார் யோஷியோகா.

குழு இப்போது இந்த அமைப்பை சோதித்து வருகிறது, இது குறைந்த வெப்பநிலையில் நீர்த்த குளிர்சாதன பெட்டியைப் பயன்படுத்தி, நம்பிக்கைக்குரிய முடிவுகளுடன் நடத்தப்படுகிறது. “இந்த சாதனத்தை ஒரு குவாண்டம் சர்க்யூட்டில் செயல்படுத்த முடிந்தால் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும்” என்று சாய் கூறுகிறார்.

அப்ளைடு பிசிக்ஸ் லெட்டர்ஸில் இந்த ஆராய்ச்சி வெளியிடப்பட்டுள்ளது.

References:

• Kjaergaard, M., Schwartz, M. E., Greene, A., Samach, G. O., Bengtsson, A., O’Keeffe, M., & Oliver, W. D. (2022). Demonstration of Density Matrix Exponentiation Using a Superconducting Quantum Processor. Physical Review X, 12(1), 011005.
• Lukac, M., & Perkowski, M. (2002, July). Evolving quantum circuits using genetic algorithm. In Proceedings 2002 NASA/DoD Conference on Evolvable Hardware(pp. 177-185). IEEE.
• Zulehner, A., Paler, A., & Wille, R. (2018). An efficient methodology for mapping quantum circuits to the IBM QX architectures. IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, 38(7), 1226-1236.
• Benedetti, M., Lloyd, E., Sack, S., & Fiorentini, M. (2019). Parameterized quantum circuits as machine learning models. Quantum Science and Technology, 4(4), 043001.