Науковці RIKEN досягли одночасного високоточного керування п'ятьма кремнієвими спіновими кубітами
Дослідники RIKEN одночасно керували п'ятьма кремнієвими спіновими кубітами з точністю близько 99,9%, подолавши ключове джерело помилок, яке досі стримувало масштабування кремнієвих квантових процесорів.
Дослідники з RIKEN Center for Emergent Matter Science та їхні колеги повідомили про значний прогрес у галузі кремнієвих квантових обчислень, опублікувавши результати у журналі Nature Physics. Команда одночасно керувала п'ятьма кремнієвими спіновими кубітами через спільну лінію мікрохвильового керування, причому кожен окремий кубіт досягав точності однокубітних операцій, що значно перевищувала 99,99% — найвище значення сягало майже 99,999%. Коли одночасно активними були до трьох кубітів, точність залишалася вищою за 99,99%. При одночасному керуванні всіма п'ятьма кубітами точність утримувалася на рівні приблизно 99,9%, наближаючись до показників, необхідних для практичних відмовостійких квантових обчислень.
Головною проблемою, яку вирішувала команда, був так званий AC Stark shift (зсув Штарка на змінному струмі): мікрохвильові керуючі сигнали змінюють ефективні енергетичні рівні кубіта, спричиняючи небажані фазові зсуви, що знижують точність при одночасній роботі кількох кубітів. Щоб протидіяти цьому, дослідники розробили метод попарного калібрування: замість окремого калібрування кожної можливої комбінації кубітів використовуються калібрування, виконані між парами, для компенсації небажаних зсувів, що робить цей підхід практичним для більших систем.
Один із перших авторів дослідження Леон Камензінд (Leon Camenzind) з RIKEN зазначив, що результати показують: «високоточне керування можна підтримувати навіть тоді, коли кілька кубітів працюють одночасно». Перший автор Ї-Сянь Ву (Yi-Hsien Wu), який проводив експерименти в рамках своєї докторської роботи, зауважив, що попарна стратегія дозволяє уникнути окремої процедури калібрування для кожної комбінації кубітів.
Певна залишкова похибка все ж зберігалася — вона пояснюється декогеренцією, спричиненою керуючим сигналом через вищу мікрохвильову потужність, необхідну для паралельної роботи. За словами команди, цю обмеженість можна усунути за допомогою вдосконаленої конструкції пристроїв. Кремнієві спінові кубіти сумісні з уже встановленими процесами виробництва напівпровідників, що робить їх перспективною платформою для масштабування квантових процесорів.
