Kopenhagen Universiteti tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Bu, həqiqətən də bir az ədalətsizdir – etibarlı bir işçi atı var, o, kotanı tarladan çəkməyə çalışır və sonra hərəkət edən budaqları və daşları onun yoluna/ətrafına elə yüksək sürətlə səpirsiniz ki, kotançı onlardan qaça bilmir. Məhsul və son məhsul üçün yaxşı deyil. Müəllif: İllüstrasiyaçı Søren Jønsson Granat

NBI-dakı tədqiqatçılar kommersiya baxımından mövcud texnologiya və innovativ metodlardan istifadə edərək, qubitdəki həssas kvant vəziyyətlərindəki dəyişiklikləri nə qədər tez aşkar edə biləcəyinizin həddini aşdılar. Onların işi tədqiqatçılara əvvəllər görünməyən qubit performansındakı sürətli dəyişiklikləri izləməyə imkan verir. Tədqiqat Physical Review X jurnalında dərc olunub .

Hələ tam reallaşmamış, lakin çoxdan gözlənilən kvant kompüterinə yönəlmiş istənilən kvant əsaslı tətbiqin işçi atı qubitdir. Lakin, bu, olduqca kövrək bir işçi atıdır.

Kubitlər və ümumiyyətlə kvant prosessorları ətraf mühitə çox həssasdırlar. Adətən, onların yerləşdiyi materiallar hələ də tam başa düşülməmiş mikroskopik qüsurlar ehtiva edir. Bu qüsurlar fəza baxımından son dərəcə sürətlə, bəzən saniyədə yüzlərlə dəfə dəyişə bilər. Onlar dəyişdikcə, kubitin enerjisini və buna görə də faydalı kvant məlumatlarını itirmə sürəti də dəyişir.

İndiyə qədər bir dəqiqəyə qədər davam edə bilən standart xarakteristikləşdirmə prosedurları bu sürətli dalğalanmaları sadəcə “tuta” bilmirdi. Nəticədə, tədqiqatçılar yalnız orta enerji itkisi sürətini ölçə bilirdilər ki, bu da çox vaxt qubitin əsl performansı haqqında natamam təsəvvür yaradırdı.Kubit, klassik kompüterdəki bitə bənzər şəkildə kvant kompüterinin əsas vahididir. Bu işdə, kubit, enerjisi ətraf mühitə sıza bilən superkeçirici dövrədən hazırlanmışdır. Bu enerji itkisinin sürəti sabit deyil: ətraf mühitin səs-küyünə görə zamanla dəyişir (üst panel). Əvvəlki ölçmə metodları bu sürətli dəyişiklikləri izləmək üçün çox yavaş idi və yalnız orta dəyəri ölçə bilirdi. Burada, sahə ilə proqramlaşdırıla bilən qapı massivi (FPGA, alt panel) ilə işləyən sürətli klassik nəzarətçi, təkrarlanan ölçmələrin nəticələrindən (1, 0, 0, …) istifadə edərək enerji itkisi sürətindəki dəyişiklikləri real vaxt rejimində davamlı olaraq izləyir. Nəzarətçi, idarəetmə impulslarının vaxtını real vaxt rejimində uyğunlaşdırır və bu da əvvəllər düşünüləndən daha sürətli baş verən dalğalanmaları izləməyə imkan verir. Müəllif: Fabrizio Berritta

Sürətli monitorinq dalğalanmaların effektiv aşkarlanmasına səbəb olub

İndi isə, Kvant Cihazları Mərkəzi və Novo Nordisk Fondunun Kvant Hesablama Proqramından olan Nils Bor İnstitutunun doktoranturadan sonrakı tədqiqatçısı Dr. Fabrizio Berrittanın rəhbərlik etdiyi bir qrup tədqiqatçı, qubit enerji itkisi (relaksasiya) sürətindəki dalğalanmaları baş verərkən izləyən real vaxt adaptiv ölçmə yanaşmasını tətbiq edib. Bu iş Norveç Elm və Texnologiya Universiteti, Leyden Universiteti və Çalmers Universitetinin tədqiqatçıları ilə beynəlxalq əməkdaşlığın bir hissəsidir.

Sürətli klassik nəzarətçidən istifadə edərək, metod, əvvəlki yanaşmada olduğu kimi saniyə və ya dəqiqə əvəzinə, dalğalanmaların öz daxili zaman miqyasına yaxın bir neçə millisaniyə ərzində qubitin relaksasiya sürətinin təxminini davamlı olaraq yeniləyir.

Komanda bu sürətlərə, son dərəcə sürətli işləyə bilən klassik prosessor forması olan Sahə Proqramlaşdırıla Bilən Qapı Arrayı (FPGA) kimi tanınan ixtisaslaşmış bir nəzarətçidən istifadə etməklə nail oldu. Təcrübəni birbaşa FPGA-da aparmaqla, normal bir kompüterə “yavaş” gedişlərə müraciət etmədən, yalnız bir neçə ölçmə əsasında qubitin enerjisini nə qədər tez itirəcəyi barədə “ən yaxşı təxmin” yarada bildilər.

Bu sürət bir çətinliklə gəlir: FPGA-lar müəyyən tapşırıqlar üçün proqramlaşdırmaq üçün olduqca mürəkkəb ola bilər. Buna baxmayaraq, Berritta və komandanın qalan hissəsi hər kubit ölçməsindən sonra kontrollerin daxili “biliklərini” – Bayes modelini – yeniləməsinə nail oldular. Bu, sistemin kubitin vəziyyəti haqqında öyrəndiklərini mümkün qədər səmərəli şəkildə uyğunlaşdırmağa imkan verdi.

Nəticədə, FPGA nəzarətçisi və qubit mühiti təxminən eyni zaman miqyasında inkişaf edir və ölçmələr və aşkarlamalar müvafiq olaraq – əvvəllər nümayiş etdiriləndən təxminən yüz dəfə daha sürətli baş verir.

Bundan əlavə, əvvəllər heç kim superkeçirici kubitlərdə dalğalanmaların nə qədər sürətlə baş verdiyini bilmirdi. Amma indi Berrittanın NBI-dakı işi sayəsində bunu bilirik.

FPGA-lar bir müddətdir mövcuddur və digər elmi sahələrdə də istifadə olunur. Lakin burada istifadə edilən və OPX1000-də Quantum Machines tərəfindən təmin edilən kommersiya baxımından mövcud olan FPGA nəzarətçisi diqqətəlayiq nəticələr göstərib – o, adətən fiziklər tərəfindən tətbiq olunan kodlaşdırma proqramı olan Python ilə müqayisə edilə bilən kodlaşdırma dilində proqramlaşdırıla bilər və buna görə də dünyanın hər yerindəki fiziklər üçün əlçatandır.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Ən müasir kvant və idarəetmə avadanlığı birləşdikdə

Quantum Machines şirkətinin FPGA ilə işləyən nəzarətçisinin ən müasir kvant aparatlarında istifadəsi, dosent Morten Kjærgaardın rəhbərlik etdiyi Niels Bohr İnstitutundakı tədqiqat qrupu ilə kvant emal qurğusunun dizayn edildiyi və istehsal olunduğu Chalmers Universiteti arasında sıx əməkdaşlığın nəticəsidir.

“Kontroller məntiq, ölçmələr və irəli ötürmə arasında çox sıx inteqrasiyanı təmin edir: bu komponentlər təcrübəmizi mümkün etdi”, – deyə Kjærgaard bildirir.

Daha geniş kontekstdə kvant texnologiyası

Kvant texnologiyalarının çoxlu vədləri var. Lakin hekayə damda çoxlu quşun olması və bəzilərinin bəzən əlimizdə olması ilə bağlı olub və bəzi hallarda hələ də belədir. Lakin irəliləyiş daim müşahidə olunur və bəzən bu, sıçrayışlarla baş verir.

Əvvəllər əlçatmaz olan bu dinamikaları üzə çıxarmaqla , bu nəticələr ifratkeçirici kvant prosessorlarının xarakteristikası və kalibrlənməsi üçün müvafiq zaman miqyasını yenidən müəyyənləşdirir. Bugünkü materiallar və istehsal texnikaları ilə real vaxt rejimində kalibrləmə və monitorinqə doğru irəliləmək irəliyə doğru əsas addım kimi görünür. NBI-də tədqiqatlar bu istiqamətdə irəliləməyə davam edir. Buradakı mövcud irəliləyiş tədqiqat və sənaye arasında əməkdaşlığın və qeyri-ənənəvi vasitələrin innovativ istifadəsinin dəyərini göstərir.

“İndiki dövrdə, ümumiyyətlə, kvant emal vahidlərində ümumi performans ən yaxşı kubitlərlə deyil, ən pisləri ilə müəyyən edilir: bunlara diqqət yetirməli olduğumuz kubitlərdir. İşimizin sürprizi odur ki, “yaxşı” kubit dəqiqələr və ya saatlar əvəzinə saniyənin kəsrləri ərzində “pis” kubitə çevrilə bilər.”

“Alqoritmimizlə sürətli idarəetmə avadanlığı hansı kubitin “yaxşı” və ya “pis” olduğunu əsasən real vaxt rejimində müəyyən edə bilər. Həmçinin, “pis” kubitlər haqqında faydalı statistikanı saatlar və ya günlər əvəzinə saniyələr ərzində toplaya bilərik.”

“Müşahidə etdiyimiz dalğalanmaların böyük bir hissəsini hələ də izah edə bilmirik. Kvant prosessorlarını faydalı ölçüyə qədər miqyaslandırmaq üçün qubit xüsusiyyətlərindəki bu cür dalğalanmaların arxasındakı fizikanı anlamaq və idarə etmək lazım olacaq”, – Berritta deyir.

Nəşr detalları

Fabrizio Berritta və digərləri, Superkeçirici Kubitlərdə Dəyişən Relaksasiya Dərəcələrinin Real-Time Adaptiv İzlənməsi, Fiziki İcmal X (2026). DOI: 10.1103/gk1b-stl3

Jurnal məlumatı: Fiziki İcmal X 

Əsas anlayışlar

Kvant alqoritmləri və hesablama

Kopenhagen Universiteti tərəfindən təmin edilir