Монолитные сверхпроводящие квантовые системы ограничены в размерах и точности, что влияет на успешность выполнения учёными логических операций. Точность, равная единице, означает отсутствие ошибок. Поэтому исследователи стремятся достичь точности, максимально приближенной к единице. По сравнению с этими ограниченными монолитными системами модульность обеспечивает масштабируемость, возможность обновления аппаратного обеспечения и устойчивость к изменениям, что делает её более привлекательным вариантом для создания системных сетей.
Исследователи из Инженерного колледжа Грейнджера при Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне представили усовершенствованный подход к масштабируемым квантовым вычислениям, продемонстрировав жизнеспособную и высокопроизводительную модульную архитектуру для сверхпроводящих квантовых процессоров.
Их работа, опубликованная в Nature Electronics, расширяет возможности предыдущих модульных конструкций и прокладывает путь к созданию масштабируемых, отказоустойчивых и реконфигурируемых квантовых вычислительных систем
Мы создали удобный с инженерной точки зрения способ достижения модульности с помощью сверхпроводящих кубитов», — сказал Вольфганг Пфафф, доцент кафедры физики и старший автор статьи.
Создав систему, в которой два устройства соединены сверхпроводящими коаксиальными кабелями для связи кубитов в разных модулях, команда Пфаффа продемонстрировала точность работы SWAP-вентиля на уровне ~99 %, что составляет менее 1 % потерь. Их способность соединять и перенастраивать отдельные устройства с помощью кабеля, сохраняя при этом высокое качество, открывает новые возможности в области разработки протоколов связи.
«Поиск работающего подхода занял у нас некоторое время, — сказал Пфафф. — Многие группы пришли к выводу, что на самом деле нам нужна возможность соединять всё более крупные объекты с помощью кабелей и в то же время получать достаточно хорошие результаты, чтобы оправдать масштабирование. Проблема заключалась лишь в том, чтобы найти правильную комбинацию инструментов».
В дальнейшем инженеры Grainger сосредоточатся на масштабируемости, пытаясь объединить более двух устройств, сохранив при этом возможность проверки на наличие ошибок.