Sinaran dari angkasa adalah satu cabaran untuk komputer kuantum kerana masa pengiraan mereka menjadi terhad oleh sinar kosmik. Penyelidik dari Universiti Teknologi Chalmers, Sweden dan Universiti Waterloo di Kanada kini pergi jauh ke bawah tanah dalam mencari penyelesaian kepada masalah ini—dalam lombong sedalam dua kilometer.
Punca kesilapan yang ditemui baru-baru ini dalam komputer kuantum ialah sinaran kosmik. Zarah bercas tinggi dari angkasa mengganggu qubit sensitif dan menyebabkan mereka kehilangan keadaan kuantumnya, serta keupayaan untuk meneruskan pengiraan. Tetapi kini penyelidik kuantum dari Sweden dan Kanada akan bergabung tenaga untuk mencari penyelesaian kepada masalah itu—di bilik bersih yang terletak paling dalam di dunia, dua kilometer di bawah tanah.
"Kami sangat teruja dengan projek ini kerana ia menangani persoalan yang sangat penting tentang bagaimana sinaran kosmik mempengaruhi qubit dan pemproses kuantum. Mendapat akses kepada kemudahan bawah tanah ini adalah penting untuk memahami bagaimana kesan sinaran kosmik boleh dikurangkan,” kata Per Delsing, Profesor Teknologi Kuantum di Universiti Teknologi Chalmers, Sweden, dan Pengarah Pusat Teknologi Kuantum Wallenberg.
Canadian Shield melindungi daripada sinaran kosmik
Projek penyelidikan unik itu dijalankan dengan kerjasama antara penyelidik dari Universiti Teknologi Chalmers, Institut Pengkomputeran Kuantum (IQC) di Universiti Waterloo, dan SNOLAB berhampiran Sudbury, Ontario, Kanada.
Dalam kajian itu, qubit superkonduktor yang dihasilkan di Universiti Teknologi Chalmers akan diuji terlebih dahulu di atas tanah di kedua-dua Sweden dan Kanada. Seterusnya, qubit yang sama akan diuji jauh di bawah tanah Kanada supaya perbezaan antara kedua-dua persekitaran boleh dikaji. Dengan bantuan "perisai tanah" setebal dua kilometer yang mengelilingi bilik bersih terdalam di dunia yang terletak di lombong Vales Creighton di Ontario, para penyelidik mungkin menutup sinar kosmik atau radioaktiviti yang sebaliknya akan "menghancurkan" qubit di atas tanah.
"SNOLAB mengekalkan fluks muon paling rendah di dunia dan mempunyai keupayaan ujian kriogenik termaju, menjadikannya tempat yang ideal untuk menjalankan penyelidikan berharga tentang teknologi kuantum," kata Jeter Hall, Pengarah penyelidikan di SNOLAB dan Profesor Adjung di Universiti Laurentian di Kanada.
Boleh menyelesaikan cabaran pembetulan ralat
Untuk kesan komputer kuantum dapat direalisasikan dalam masyarakat, penyelidik kuantum terlebih dahulu perlu menyelesaikan isu pembetulan ralat. Walaupun komputer klasik menggunakan sistem yang boleh membetulkan ralat yang berlaku dan memberikan hasil yang boleh dipercayai, tiada sistem semasa yang cukup berkuasa untuk membetulkan ralat yang jauh lebih kompleks yang berlaku dalam komputer kuantum.
Kaedah pembetulan ralat yang digunakan pada komputer kuantum hari ini menganggap bahawa setiap ralat yang disebabkan oleh sinar kosmik berlaku secara bebas antara satu sama lain. Ini adalah penilaian yang salah, kerana ralat jenis ini, sebaliknya, biasanya berkait antara satu sama lain. Kaedah pembetulan ralat semasa tidak dapat membetulkan ralat korelasi, yang bermaksud bahawa berbilang qubit boleh kehilangan keadaan kuantumnya pada masa yang sama. Dengan meningkatkan pemahaman proses qubit, para penyelidik kini ingin mencari kaedah untuk mengurangkan bilangan ralat berkorelasi.
"Dengan projek ini, kami berharap untuk mula memahami apa yang berlaku dengan dekoheren qubit berhubung dengan sinar kosmik, dan kemudian mula memahami bagaimana radiasi mempengaruhi qubit dengan cara yang lebih terkawal," kata Dr. Chris Wilson, Profesor di Universiti of Waterloo dan aktif di Institut Pengkomputeran Kuantum di Ontario.
Projek ini dijalankan dengan kerjasama Universiti Teknologi Chalmers, Institut Pengkomputeran Kuantum (IQC) di Universiti Waterloo, Ontario, Kanada, dan SNOLAB berhampiran Sudbury, Ontario, Kanada.