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Resultado récord de computación cuántica para los equipos de Sydney

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Portada de Nature Electronics, abril.

El profesor Andrew Dzurak, quien dirige el equipo de investigación de UNSW, dijo: "Ha sido un trabajo inestimable trabajar con los profesores Bartlett y Flammia, y su equipo, para ayudarnos a comprender los tipos de errores que vemos en nuestros qubits de silicio-CMOS en UNSW .

"Nuestro principal experimentalista, Henry Yang, trabajó estrechamente con ellos para lograr esta extraordinaria fidelidad del 99.957 por ciento, lo que demuestra que ahora tenemos el qubit de semiconductores más preciso del mundo".

El profesor Bartlett dijo que el logro del récord mundial de Henry Yang probablemente se mantendrá durante mucho tiempo. Dijo que ahora el equipo de UNSW y otros trabajarán en la construcción de dos matrices de qubit y de nivel superior en silicio-CMOS.

Las computadoras cuánticas en pleno funcionamiento necesitarán millones, si no miles de millones, de qubits para funcionar. El diseño de qubits de bajo error ahora es un paso vital para la ampliación a tales dispositivos.

El profesor Raymond Laflamme es presidente de Quantum Information en la Universidad de Waterloo en Canadá y no participó en el estudio. Dijo: "A medida que los procesadores cuánticos se vuelven más comunes, el grupo Bartlett de la Universidad de Sydney ha desarrollado una herramienta importante para evaluarlos. "Nos permite caracterizar la precisión de las puertas cuánticas y otorga a los físicos la capacidad de distinguir entre errores incoherentes y coherentes que conducen a un control sin precedentes de los qubits".

Impacto global

El resultado conjunto de la Universidad de Sydney-UNSW aparece poco después de un documento del mismo equipo de teoría cuántica con experimentadores en el Instituto Niels Bohr en Copenhague

Ese resultado, publicado en Nature Communications permite el intercambio distante de información entre electrones a través de un mediador, lo que mejora las perspectivas de una arquitectura ampliada en computadoras cuánticas de spin-qubit.

El resultado fue significativo porque permite que la distancia entre los puntos cuánticos sea lo suficientemente grande para la integración en microelectrónica más tradicional. El logro fue un esfuerzo conjunto de los físicos en Copenhague, Sydney y Purdue en los Estados Unidos.

El profesor Bartlett dijo: "El principal problema es que para lograr que los puntos cuánticos interactúen es necesario que estén ridículamente cerca, a una distancia de nanómetros. Pero a esta distancia interfieren entre sí, lo que hace que el dispositivo sea demasiado difícil de sintonizar para realizar cálculos útiles ".

La solución fue permitir que los electrones enredados medien su información a través de un "grupo" de electrones, separándolos más

Dijo: “Es como tener un autobús, un gran mediador que permite la interacción de giros distantes. Si puede permitir más interacciones de giro, entonces la arquitectura cuántica puede moverse a diseños bidimensionales ".

El profesor asociado Ferdinand Kuemmeth del Instituto Niels Bohr en Copenhague dijo: "Descubrimos que un gran punto cuántico alargado entre los puntos de la izquierda y la derecha, mediaba un intercambio coherente de estados de giro, en una mil millonésima de segundo, sin Siempre moviendo electrones de sus puntos.

El profesor Bartlett dijo: "Lo que me parece interesante de este resultado como teórico es que nos libera de la geometría restrictiva de un qubit que solo depende de sus vecinos más cercanos".

Oficina de Compromiso Global

La historia de este experimento se remonta una década a un programa de la Actividad de Proyectos de Investigación Avanzada de Inteligencia de los Estados Unidos (IARPA) dirigido por el Profesor Charlie Marcus, un coautor que estaba en Harvard antes de mudarse a Copenhague.

El profesor Bartlett dijo: “Todos fuimos a Copenhague a un taller en 2018 en parte para trabajar en este problema. Thomas Evans, coautor del documento, permaneció allí durante dos meses con el apoyo de la Oficina para la Participación Global. OGE también apoyó al Dr. Arne Grimsmo, que estaba trabajando en otro proyecto ".

Dijo que el experimento y nuestras discusiones estaban muy avanzados cuando obtuvimos los fondos de OGE. Pero fue este taller y la financiación para ello lo que permitió al equipo de Sydney ir a Copenhague para planificar la próxima generación de experimentos basados ​​en este resultado.

El profesor Bartlett dijo: "Este método nos permite separar los puntos cuánticos un poco más, lo que hace que sean más fáciles de sintonizar por separado y hacer que trabajen juntos.

"Ahora que tenemos este mediador, podemos comenzar a planificar una matriz bidimensional de estos pares de puntos cuánticos".

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