(A) Rotações da esfera de Bloch para composto 90x 180ano 90x pulso quadrado e único 180x pulso quadrado com deslocamentos de amplitude. As trajetórias correspondem à ressonância Δq ≃ 0 pulsos com deslocamentos de amplitude Ω/Ω0 =0,9 (azul) e 0,8 (vermelho). (B) CP 90x 180ano 90x e único 180x pulso com desafinação da frequência ressonante. As trajetórias são plotadas para deslocamentos de frequência Δq /Ω0 =0,09 (azul) e 0,15 (vermelho), e a influência da desafinação no x eixo de rotação é mostrado. Crédito:Computação Inteligente (2023). DOI:10.34133/icomputing.0069 Buscando um método para reduzir erros em sistemas quânticos ruidosos, Kajsa Williams e Louis-S. Bouchard, pesquisadores do Centro de Ciência e Engenharia Quântica da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, implementaram e avaliaram o desempenho de portas de qubit único usando pulsos compostos e adiabáticos especialmente projetados. Embora não tenham encontrado vantagens específicas em termos de vazamento e infiltração das comportas em comparação com as comportas padrão, a robustez para controlar o erro de campo foi bastante melhorada.
A pesquisa deles foi publicada na Intelligent Computing .
A computação quântica em dispositivos quânticos modernos e barulhentos de escala intermediária ainda é vantajosa apenas para aplicações específicas. A tentativa de aumentar a duração e a complexidade dos cálculos realizados nesses dispositivos leva rapidamente ao acúmulo de uma quantidade inaceitável de erros.
Melhorar a robustez das portas para controlar o desvio do sistema mitigaria o acúmulo de erros e, assim, aumentaria a gama de possíveis aplicações da computação quântica. Os projetos de Williams e Bouchard para pulsos compostos e adiabáticos para implementar portas de qubit único melhoraram a robustez em quase uma ordem de magnitude.
Williams e Bouchard usaram a ferramenta de software Qiskit e a plataforma IBM Quantum Experience (IBM-QE) para implementar e validar pulsos compostos e pulsos adiabáticos para controlar um qubit supercondutor. Eles realizaram procedimentos de calibração para determinar uma frequência portadora para os pulsos que lhes permitiria demonstrar melhorias em relação ao pulso padrão. Depois de escolher os parâmetros para os pulsos compostos, eles simularam o efeito dos pulsos usando Python.
Python também foi usado para procurar parâmetros para os pulsos adiabáticos projetados antes de sua implementação e validação no IBM-QE.
Eles usaram seus pulsos especialmente projetados – uma variedade de pulsos Gaussianos, DRAG e HS1 – para controlar um qubit transmon na plataforma IBM-QE e no processador quântico supercondutor Lima. O benchmarking randomizado foi utilizado para avaliação de desempenho. Os pulsos adiabáticos de passagem completa foram os mais robustos dos pulsos testados.
De acordo com os autores, "a implementação bem-sucedida de pulsos [passagem completa adiabática] apenas 2,8 a 5 vezes mais longos do que pulsos únicos torna possíveis esquemas compostos [passagem completa adiabática]; caso contrário, tais pulsos consumiriam uma proporção insustentável do tempo de coerência intrínseca. "
O trabalho futuro poderia concentrar-se na redução dos próprios erros, mitigando fugas e infiltrações. Vazamento refere-se ao fenômeno em que um qubit transita dos estados designados para computação para estados de energia mais alta que não fazem parte das operações computacionais. Isso pode ocorrer devido a imperfeições nos pulsos de controle ou interações com o ambiente.
O vazamento é problemático porque pode levar a erros que não são facilmente corrigidos pelas técnicas padrão de correção de erros quânticos. A infiltração é um conceito relacionado e refere-se à taxa na qual os qubits retornam do estado de vazamento. A infiltração também é problemática porque alguns qubits retornam aos estados errados. Tanto o vazamento quanto a infiltração são fatores importantes na avaliação da fidelidade e robustez das operações quânticas em dispositivos NISQ.
