Recentemente, i ricercatori del MIT hanno raggiunto un record mondiale di fedeltà del 99,998 percento su un singolo qubit utilizzando una tecnologia superconduttiva chiamata fluxonium. Questo risultato rappresenta un passo significativo verso la realizzazione pratica del calcolo quantistico.
I qubit, che costituiscono la base dei computer quantistici, sono estremamente sensibili al rumore e alle imperfezioni di controllo, il che porta a errori durante le operazioni quantistiche e limita la complessità e la durata degli algoritmi quantistici.
Per affrontare questa sfida, il team di ricerca del MIT si è concentrato sul miglioramento delle prestazioni del qubit mitigando gli errori di contro-rotazione che si verificano durante le operazioni quantistiche veloci. Due nuove tecniche sono state sviluppate: impulsi commensurati e microonde polarizzate circolarmente, che sono state efficaci nel ridurre tali errori.
Questo approccio ha coinvolto l’applicazione di impulsi in momenti specifici per rendere gli errori di contro-rotazione coerenti e correggibili, insieme all’utilizzo di luce polarizzata circolarmente sintetica per controllare lo stato del qubit, migliorando ulteriormente la fedeltà.
Il dottorando David Rower ha sottolineato che affrontare gli errori di contro-rotazione è stato una sfida stimolante. Questo risultato è particolarmente significativo per i qubit a bassa frequenza come il fluxonium, che mostrano un grande potenziale per il calcolo quantistico grazie alla loro alta coerenza e resistenza al rumore.
Nonostante la maggiore coerenza, il fluxonium ha una frequenza di qubit inferiore, che richiede generalmente porte più lunghe.
La ricerca più recente ha dimostrato la capacità di supportare sia esplorazioni di fisica fondamentale che prestazioni ingegneristiche elevate. Leon Ding, dottorando, ha evidenziato che il fluxonium è un qubit che offre sia interessanti esplorazioni fisiche che prestazioni ingegneristiche di alto livello.
Questo risultato si basa su lavori precedenti del team del MIT, inclusa la dimostrazione di una fedeltà della porta a due qubit del 99,92 percento l’anno scorso.
I ricercatori ritengono che le loro strategie indipendenti dalla piattaforma per mitigare gli effetti di contro-rotazione saranno cruciali per raggiungere un controllo ad alta fedeltà per il calcolo quantistico tollerante agli errori.
William D. Oliver, professore di fisica al MIT, ha sottolineato l’importanza di combinare metodi di controllo avanzati con una profonda comprensione della fisica sottostante per spingere i limiti delle prestazioni del qubit.
In un contesto in cui il chip quantistico Willow di Google ha dimostrato la correzione degli errori quantistici oltre la soglia per la prima volta, il lavoro del team del MIT assume un’importanza ancora maggiore.
Il continuo miglioramento delle prestazioni dei qubit porterà a requisiti di overhead inferiori per l’implementazione della correzione degli errori, aprendo la strada a nuove possibilità nel campo del calcolo quantistico.
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