Uma barreira fundamental para dimensionar máquinas de computação quântica é a "interferência qubit". Em nova pesquisa publicada em Avanços da Ciência , engenheiros e físicos da Rigetti Computing descrevem um avanço que pode expandir o tamanho dos processadores quânticos práticos, reduzindo a interferência.

Matt Reagor, autor principal do artigo, diz, "Desenvolvemos uma técnica que nos permite reduzir a interferência entre os qubits à medida que adicionamos mais e mais qubits a um chip, mantendo assim a capacidade de realizar operações lógicas que são independentes do estado de um (grande) registro quântico. "

Para explicar o conceito, a equipe Rigetti emprega taças de vinho como uma analogia para qubits:

Clink uma taça de vinho, e você o ouvirá tocar em sua frequência de ressonância (geralmente em torno de 400 Hz). Da mesma forma, ondas sonoras nessa frequência farão com que o mesmo vidro vibre. Diferentes formas ou quantidades de líquido em um copo produzirão diferentes clinks, ou seja, diferentes frequências de ressonância. Uma taça de vinho tilintada causará idêntica, óculos próximos para vibrar. Óculos de formatos diferentes são "vidros sem ressonância, "o que significa que eles não vibrarão muito.

Então, qual a relação entre vidros e qubits?

Reagor explica que cada qubit físico em um processador quântico supercondutor armazena energia na forma de uma corrente elétrica oscilante. "Pense em cada qubit como uma taça de vinho, ", diz ele." O estado lógico de um qubit (por exemplo, "0" ou "1") é codificado pelo estado de suas correntes elétricas correspondentes. Em nossa analogia, isso é equivalente a se uma taça de vinho está vibrando ou não. "

Uma classe altamente bem-sucedida de portas emaranhadas para qubits supercondutores opera sintonizando dois ou mais qubits em ressonância entre si. Neste ponto de sintonia, as "taças de vinho" captam as "vibrações" umas das outras.

Este efeito pode ser forte o suficiente para produzir mudanças de vibração condicional que podem ser aproveitadas como lógica condicional. Imagine derramar ou sifonar o vinho de um dos copos para fazer essa afinação acontecer. Com qubits, existem elementos de circuito sintonizáveis ​​que cumprem o mesmo propósito.

"À medida que aumentamos os processadores quânticos, há cada vez mais taças de vinho para gerenciar ao executar uma porta lógica condicional específica, "diz Reagor." Imagine alinhar um punhado de copos idênticos com quantidades crescentes de vinho. Agora queremos sintonizar um copo em ressonância com outro, sem perturbar nenhum dos outros vidros. Fazer isso, você pode tentar equalizar os níveis de vinho dos copos. Mas essa transferência precisa ser instantânea para não sacudir o resto dos óculos ao longo do caminho. Digamos que um copo tenha ressonância em uma frequência (chame-o de 400 Hz) enquanto outro, o vidro próximo tem um diferente (por exemplo, 380 Hz). Agora, usamos um efeito musical um tanto sutil. Na verdade, vamos encher e esvaziar um dos copos repetidamente. "

Ele continua:"Repetimos essa operação de enchimento na frequência de diferença entre os copos (aqui, 20 vezes por segundo, ou 20 Hz). Ao fazê-lo, criamos uma nota de batida para este vidro que é exatamente ressonante com o outro. Os físicos às vezes chamam isso de processo paramétrico. Nossa nota de batida é "pura" - não tem conteúdo de frequência que interfira com os outros óculos. Isso é o que demonstramos em nosso trabalho recente, onde navegamos em um processador complexo de oito qubit com portas paramétricas de dois qubit. "

Reagor conclui:"Embora esta analogia possa soar um tanto fantasiosa, seu mapeamento em nossa tecnologia específica, do ponto de vista matemático, é surpreendentemente preciso. "