Souhrn
Společnost Quantum Transistors, zaměřená na vývoj diamantových kvantových procesorů, představila zařízení Quantum Transistor, které umožňuje škálování qubitů založených na barevných centrech v diamantu. Toto řešení odstraňuje klíčové překážky, jako je nestabilita náboje, a umožňuje provoz při teplotách 4 kelvinů místo milikelvinů. Výsledky prezentované na konferenci Q2B 2025 zahrnují dvouqubitové brány s fidelitou 99,9988 %.
Klíčové body
- Řešení stability náboje a dalších technických překážek pro barevné centra v diamantu.
- Provoz diamantových čipů při 4 K, což je výrazně teplejší než u většiny kvantových systémů.
- Potenciál škálování na 250 000 qubitů do roku 2030 s kompaktnějšími systémy.
- Fidelita dvouqubitových bran 99,9988 % (chyba 1,2 × 10⁻⁵), pod prahem pro korekci chyb.
- Úvod nové třídy bran PUDDINGs odolných vůči chybám amplitudy a frekvence.
Podrobnosti
Barevná centra v diamantu, zejména dusíko-vakance centra (NV centra), jsou dlouhodobě zkoumaná pro kvantové aplikace díky své odolnosti a možnosti detekce na pokojové teplotě. Problémem však bylo jejich škálování jako qubitů kvůli nestabilitě náboje a citlivosti na chyby. Quantum Transistors, startup specializující se na kvantové hardware na bázi diamantu, vyvinul Quantum Transistor – zařízení, které tyto problémy řeší. Umožňuje stabilní ovládání qubitů a integraci do diamantových čipů.
V experimentu kombinovali randomizované benchmarkování na pokojové teplotě s novou třídou kompozitních impulsů, které jsou odolné vůči náhodným i systematickým chybám frekvence a amplitudy. Vyvinuli rámec PUDDINGs (Power-Unaffected, Doubly-Detuning-Insensitive Gates), což jsou podmíněné brány imunní vůči chybám amplitudy i detuningu. Pro jednoqubitové brány a dvouqubitovou CNOT bránu v NV centru změřili zlepšení chyby na bránu až 9násobně. Projekcí na kryogenní teploty dosáhli rekordní chyby dvouqubitové brány 1,2 × 10⁻⁵, což odpovídá fidelitě 99,9988 %. CNOT brána slouží k podmíněnému převrácení cílového qubitu na základě kontrolního qubitu a je klíčová pro kvantové výpočty.
Diamantové procesory Quantum Transistors dosahují této fidelity díky lepšímu ovládání chyb, což umožňuje provoz při vyšších teplotách (4 K místo typických milikelvinů u supravečledkých qubitů). To vede k menším a levnějším chladicím systémům. Firma odhaduje škálování na 250 000 qubitů do 2030, což by překonalo současné limity jako u IBM nebo Google s tisíci qubitů, ale nižší fidelitou.
Proč je to důležité
Tento pokrok představuje klíčový krok k fault-tolerant kvantovým počítačům, protože fidelita pod prahem povrchového kódu nebo barevného kódu umožňuje korekci chyb a škálování. Vyšší provozní teploty snižují náklady na chlazení, což je hlavní bariéra pro komerční nasazení. Diamantové qubity nabízejí kompaktnější architekturu než iontové pasti nebo supravečledivé obvody, s potenciálem pro kvantové sítě a komunikaci. V širším kontextu urychluje cestu k quantum advantage v oblastech jako optimalizace, simulace molekul nebo kryptografie, kde současné systémy selhávají kvůli chybám. Nicméně zůstávají výzvy v integraci a dlouhodobé stabilitě, což vyžaduje další validaci mimo laboratoř.
Zdroj: 📰 Next Big Future
