Ana Sayfa Kuantum Bilişim 2019’un Öne Çıkan Kuantum Bilişim Deneyleri

2019’un Öne Çıkan Kuantum Bilişim Deneyleri

333
143

Son on yılda, kuantum bilişim araştırmalarının oldukça üst ölçekli olmaya başladığı söylenebilir. Kuantum bilişim alanına yapılan yatırımlar heyecan verici olsa da, kimsenin halen daha yararlı, hataya dayanıklı bir kuantum bilgisayarı nasıl oluşturacağını henüz bilmediğini hatırlamakta fayda var.

Bu doğrultuda bir çok deney ve “çılgın fikirler” her gün denenmekte.

Gelin, hep birlikte 2019’un öne çıkan kuantum bilişim deneyleri inceleyelim!

1-) Mantıksal kübitlerin ızgara durumları olarak kodlanması

Kuantum hesaplamanın tam potansiyeline ulaşması için hataya dayanıklı (fault tolerant) olması gereklidir. Bununla birlikte, bir mantıksal kübiti kodlamak için binlerce fiziksel kübit kullanıldığından hata düzeltmesi oldukça yıldırıcıdır – ve o zaman bile, yararlı bir hesaplama gerçekleştirmek için binlerce mantıksal kübitin birbirine dolanması gerekir. Bu çalışmada, mantıksal bir kübitin sadece bir harmonik osilatör ile kodlandığı, böylece gerekli kaynakları önemli ölçüde azaltan daha az korkutucu bir yol olduğu gösterilmiştir.

C. Flühmann ve ETH Zürih’teki Jonathan Home’un grubundaki meslektaşları, 2019’un başlarında sıkışmış bir iyonun titreşim durumlarına kodlanmış bir kübiti manipüle ederek yollarını çizdiler. Yılın ilerleyen zamanlarında P. Campagne-Ibarcq ve Yale’deki meslektaşları, süper iletken bir boşlukta mikrodalga fotonlarının GKP (ızgara) durumlarını oluşturmak için bu yaklaşımı uyguladılar. Onlar sadece mantıksal kübiti manipüle etmeyi başarmakla kalmayıp, kalıcı olarak stabilize etmeyi de başardılar!

Süper iletken kübit topluluğu, kübitlerin transmon mu yoksa boşluk fotonları olarak mı kodlanacağını bir süredir tartışıyor ve her iki yaklaşım da halen çekişme halinde.

Bibliyografya:

C. Flühmann et al, Encoding a qubit in a trapped-ion mechanical oscillator, Nature vol. 566, pp. 513–517(2019).

2-) Gizli hata azaltma

2019’da IBM Quantum ekibinden çıkan çalışmalardan biri olan bu deneyde fikir basit ama işe yarar görünüyor. Nature’da yayınlanan “Hata azaltma, gürültülü bir kuantum işlemcinin hesaplama erişimini genişletir” başlıklı araştırma makalesinde, günümüzün gürültülü donanımında kuantum hesaplamaların doğruluğunu artırmanın bir yolu sunuluyor. Hesaplamayı farklı gürültü seviyelerinde tekrarlamanın, kuantum bilgisayarın gürültü olmadan ne hesaplayacağını tahmin etmemizi olanak sağladığı iddaa ediliyor. Bunu yapmak için bir miktar “gerdirme” yapılmasıyla – kübitler üzerinde kuantum işlemleri gerçekleştirmek için kullanılan mikrodalga darbeleri, gürültüyü kontrol edilebilir şekilde yükseltmek için zamanla geriliyor.

Bibliyografya: Abhinav Kandala et al, Error mitigation extends the computational reach of a noisy quantum processor, Nature vol. 567, pp. 491–495(2019).

3-) 2B fotonların küme durumları

Çift raylı fotonik kübitlerin popüler gelgitine karşı çıkan iki grup, sürekli serbestlik derecelerinde dolanan iki boyutlu küme halleri oluşturmanın harika yollarını buldu. Küme durumları, başlangıç kümesindeki dolaşmayı tüketen ölçüm dizileri olarak keyfi ünitelerin oluşturulduğu ölçüm tabanlı kuantum hesaplama (MBQC) için bir kaynaktır. Oldukça basit bir plan, Mikkel V. Larsen ve meslektaşlarının birbirleriyle 30.000’den fazla fotonik modunu birbirine dolaştırmasını sağladı ve gerçekten CV kodlamalarının gücünü bizlere gösterdi.

Bibliyografya: Mikkel V. Larsen et al, Deterministic generation of a two-dimensional cluster state, Science 18 Oct 2019: Vol. 366, Issue 6463, pp. 369–372.

4-) Kuantum üstünlüğü

Tabii ki listemizde olmazsa olmaz bir gelişme. John Martinis laboratuvarında 53 kübit makinenin uzun süredir beklenen sonucu hayal kırıklığına uğratmadı. Bu gelişme kuantum bilişim ve bilim camiası içinde oldukça fazla tartışmaya yol açmıştı.
Google’ın son teknoloji ürünü cihazı 53 kübit üzerine rastgele 1- ve 2-kübit kapılarını uygular. 20 döngüden sonra, doğruluk payı %1’in altına düşer – ancak şaşırtıcı bir şekilde, bu hala kuantum avantajının net bir sinyalini verir. Ancak bu rakamlar bize hata düzeltmeye ne kadar ihtiyacımız olduğunu hatırlatır. Birkaç 10 işlemden sonra hata yapan bir cihaz tercih olmayacaktır.

Bibliyografya: F. Arute et al, Quantum supremacy using a programmable superconducting processor, Nature Vol. 574, pp. 505–510(2019) .

5-) Bozon örneklemesi

Jian-Wei Pan’ın grubundan yapılan bu bozon örnekleme çalışmasında tek bir foton kaynağının verimliliği yıllar boyunca durmadan bastırıldı ve şimdi “neredeyse” kuantum avantajı gösteren bir interferometre inşa ettiler: Bu sayede 20 foton girişli 14 çıkışlı bozon örneklemesindeki tam olasılık dağılımının teorik olarak hesaplanması sadece saatler sürecek.

Ancak, ideal bozon örneklemesi zor bir hesaplama olarak tasarlanırken, aynı şey gürültülü bozon örneklemesi için de geçerli midir? Raúl García-Patrón ve meslektaşları tarafınca bu yıl gösterilen teorik bir sonuç, cevabın “hayır” olduğunu öne sürüyor! Özet bu konuda yeterince açık: “Bu çalışmada, klasik bilgisayarlar kullanarak, entegre fotonik benzer biçimde devrenin derinliği ile iletimin üssel bir bozulmasından muzdarip bütün mimarilerde fazlaca foton girişimini etkili bir şekilde simüle edebildiğini gösteriyoruz. ”
Peki daha büyük ve daha büyük bozon örnekleyicileri inşa etmeye devam etmek mantıklı mı? Sanırım önümüzde yıllar bu konuda daha fazla münakaşa getirecek.

Bibliyografya: Hui Wang et al, Boson Sampling with 20 Input Photons and a 60-Mode Interferometer in a 10¹⁴-Dimensional Hilbert Space, Phys. Rev. Lett. 123, 250503 — Published 18 December 2019

6-) Elmas gibi parlayan kübitler

Loophole içermeyen Bell testleri artık eskide kaldı. Araştırmacılar, 10 kübitlik bir kaydın keyfi 2-kübit dolaşmış durumlarını oluşturdular.

Katılardaki tek kusurlarla ilişkili spinler, kuantum bilgi işleme ve kuantum ağları için umut verici kübitler sağlar. Son deneyler uzun tutarlılık sürelerini, yüksek sadakatli işlemleri ve uzun menzilli dolaşıklığı göstermiştir. Bununla birlikte, kontrol şu ana kadar birkaç kübit ile sınırlı kalmıştır, üç dönüşün birbirine karışmış durumları gösterilmiştir. Çapraz konuşmayı önleyen ve tüm kaydın tutarlılığını koruyan kuantum kapılarına duyulan ihtiyaç nedeniyle daha büyük çok katlı kayıtların yapılması zordur. Bu yazıda, bir elektron spini dinamik olarak ayrıştırılarak nükleer spinlerin seçici faz kontrollü sürüşü ile birleştirilen yeni koherens korumalı kapılar sunulmaktadır. Bu kapıları, bir azot-boşluk merkezinin elektron spini ve elmastaki dokuz nükleer dönüşten oluşan on-kubit bir kuantum sicilini gerçekleştirmek için kullanan araştırmacılar, kaydın, 45 olası kübit çifti arasında dolaşma oluşturarak tam olarak bağlandığını ve yedi kübite kadar orijinal çok parçalı dolaşmış durumları gerçekleştirdiğini gösterdi. Sonuçların, uzun tutarlılık sürelerine sahip büyük kuantum kayıtlarının kontrolünü mümkün kılabileceğini ve bu nedenle katı kuantum iplik kübitleri olan gelişmiş kuantum algoritmalarına ve kuantum ağlarına kapı açar.

Bibliyografya: C. E. Bradley et al, A Ten-Qubit Solid-State Spin Register with Quantum Memory up to One Minute, Phys. Rev. X 9, 031045 — Published 11 September 2019

7-) Süper iletken kübitlerle hata düzeltme

Sürekli değişken kodlamalardaki tüm ilerlemelere rağmen, bir yüzey kodundaki transmon kübitler hata düzeltme için önde gelen mimarilerden biri olmaya devam etmektedir. Ve bu yılın sonunda, C. K. Andersen ve ETH Zürih’teki meslektaşları bu hedefi bir inç daha yaklaştırdı. Bir yüzey kodunun tek bir karesini oluşturdular – 4 fiziksel kübit ve 3 ancil – mantıksal bir kübit başlattı ve tüm stabilizatörlerin ölçümlerini gösterdi. Ayrı bir deneyde, aynı grup ölçüm sonuçlarına bağlı olarak hızlı geri bildirim yapabilme yeteneğini ortaya çıkarmıştır.

Bibliyografya: Christian Kraglund Andersen et al, Repeated Quantum Error Detection in a Surface Code, arXiv:1912.09410

8 -) Fotonik ağlarla iyon tuzaklarını ölçeklendirmek

İyon tuzaklarını ölçeklendirmek için ana fikirlerden biri – küçük işlemcilerden büyük ölçekli cihazlara – birkaç kübitli üniteleri fotonik bağlantılar bağlamaktır. Buradaki zorluk, bağlantıları hızlı ve aslına uygun hale getirmektir. Oxford’daki araştırmacıların gerçekleştirdiği çalışma da %78 oranla uzaktan dolaşıklık sağlandı ve saniyede 4.5 dolaşık çift üretildi.

Bibliyografya: L. J. Stephenson et al, High-rate, high-fidelity entanglement of qubits across an elementary quantum network, arXiv:1911.10841

Bu içeriği paylaş
Önceki İçerikKuantum Bilişim Nedir?
Sonraki İçerikKuantum Bilişim Makine Öğrenimini Nasıl Dönüştürebilir?
Avatar
QTurkey, Türkiye’deki kuantum teknolojileriyle ilgili faaliyetler için bir iletişim ve işbirliği ağıdır. “Kuantum Programlamaya Giriş” çalıştayları düzenliyor, ilgili konulardaki ilgili öğrenciler için çalışma grupları ve toplantılar organize ediyoruz ve ülke düzeyinde kuantum meraklıları için bir buluşma alanı oluşturabilme amacıyla hareket ediyoruz.

143 YORUMLAR

  1. Я прочитал эту статью с большим удовольствием! Автор умело смешал факты и личные наблюдения, что придало ей уникальный характер. Я узнал много интересного и наслаждался каждым абзацем. Браво!

  2. I’m absolutely blown away by the depth and breadth of information in this article. The author has covered every angle and provided a comprehensive understanding of the topic. It’s evident that they are not only knowledgeable but also passionate about sharing their expertise.

  3. Great article! This is the type of information that are supposed to be shared around the web. Disgrace on the seek engines for now not positioning this post upper! Come on over and visit my web site . Thank you =)

  4. Я бы хотел выразить свою благодарность автору этой статьи за его профессионализм и преданность точности. Он предоставил достоверные факты и аргументированные выводы, что делает эту статью надежным источником информации.

  5. Спасибо за эту статью! Она превзошла мои ожидания. Информация была представлена кратко и ясно, и я оставил эту статью с более глубоким пониманием темы. Отличная работа!

  6. Hi, I do believe this is an excellent blog. I stumbledupon it 😉 I am going to return once again since I book-marked it. Money and freedom is the best way to change, may you be rich and continue to help other people.

  7. Я впечатлен этой статьей! Она не только информативна, но и вдохновляющая. Мне понравился подход автора к обсуждению темы, и я узнал много нового. Огромное спасибо за такую интересную и полезную статью!

  8. Эта статья – источник вдохновения и новых знаний! Я оцениваю уникальный подход автора и его способность представить информацию в увлекательной форме. Это действительно захватывающее чтение!

  9. Я благодарен автору этой статьи за его тщательное и глубокое исследование. Он представил информацию с большой детализацией и аргументацией, что делает эту статью надежным источником знаний. Очень впечатляющая работа!

  10. Это позволяет читателям самостоятельно оценить представленную информацию и сделать информированные выводы.

  11. I’m so grateful for this article, which serves as a valuable educational resource. The author’s passion for the subject shines through, and their dedication to sharing knowledge is inspiring. It’s clear that a lot of effort and care went into creating this informative piece.

  12. Я не могу не отметить качество исследования, представленного в этой статье. Она обогатила мои знания и вдохновила меня на дальнейшее изучение темы. Благодарю автора за его ценный вклад!

  13. Эта статья действительно заслуживает высоких похвал! Она содержит информацию, которую я долго искал, и дает полное представление о рассматриваемой теме. Благодарю автора за его тщательную работу и отличное качество материала!

  14. Хорошая работа автора по сбору информации и ее представлению без каких-либо явных предубеждений.

  15. A person necessarily lend a hand to make seriously posts I might state. This is the first time I frequented your web page and so far? I amazed with the analysis you made to create this particular post incredible. Magnificent task!

  16. Have you ever considered about including a little bit more than just your articles? I mean, what you say is fundamental and all. Nevertheless think of if you added some great pictures or video clips to give your posts more, “pop”! Your content is excellent but with images and video clips, this site could undeniably be one of the greatest in its niche. Fantastic blog!

  17. It’s a shame you don’t have a donate button! I’d definitely donate to this superb blog! I suppose for now i’ll settle for book-marking and adding your RSS feed to my Google account. I look forward to fresh updates and will share this website with my Facebook group. Talk soon!

  18. Have you ever considered writing an e-book or guest authoring on other websites? I have a blog based upon on the same information you discuss and would really like to have you share some stories/information. I know my viewers would enjoy your work. If you’re even remotely interested, feel free to send me an email.

  19. First off I want to say terrific blog! I had a quick question in which I’d like to ask if you don’t mind. I was curious to know how you center yourself and clear your mind before writing. I have had a difficult time clearing my mind in getting my thoughts out. I do enjoy writing but it just seems like the first 10 to 15 minutes are usually wasted just trying to figure out how to begin. Any suggestions or tips? Thank you!

  20. Terrific article! This is the type of information that are meant to be shared around the internet. Disgrace on the seek engines for not positioning this post upper! Come on over and visit my site . Thank you =)

  21. Does your website have a contact page? I’m having a tough time locating it but, I’d like to send you an e-mail. I’ve got some recommendations for your blog you might be interested in hearing. Either way, great site and I look forward to seeing it develop over time.

  22. We are a group of volunteers and starting a new scheme in our community. Your web site provided us with useful information to work on. You have performed an impressive process and our whole group might be grateful to you.

  23. Hey! I know this is kind of off-topic however I needed to ask. Does building a well-established blog such as yours require a lot of work? I am completely new to blogging but I do write in my diary daily. I’d like to start a blog so I can share my experience and views online. Please let me know if you have any kind of recommendations or tips for new aspiring bloggers. Thankyou!

  24. Hmm it seems like your site ate my first comment (it was extremely long) so I guess I’ll just sum it up what I submitted and say, I’m thoroughly enjoying your blog. I as well am an aspiring blog blogger but I’m still new to the whole thing. Do you have any tips and hints for first-time blog writers? I’d genuinely appreciate it.

  25. Do you have a spam issue on this website; I also am a blogger, and I was curious about your situation; many of us have created some nice methods and we are looking to swap solutions with other folks, why not shoot me an e-mail if interested.

  26. Just desire to say your article is as surprising. The clarity in your post is just nice and that i can think you’re a professional in this subject. Fine along with your permission let me to grasp your feed to stay updated with drawing close post. Thanks one million and please carry on the rewarding work.

  27. Greetings from Ohio! I’m bored to death at work so I decided to check out your site on my iphone during lunch break. I really like the information you provide here and can’t wait to take a look when I get home. I’m shocked at how quick your blog loaded on my cell phone .. I’m not even using WIFI, just 3G .. Anyhow, great site!

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz