ฟูจิตสึและมหาวิทยาลัยโอซาก้าพัฒนาสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประสิทธิภาพ

อัปเดต: 11 สิงหาคม 2023

สถาปัตยกรรมใหม่นี้ช่วยลดจำนวนของควอบิตทางกายภาพที่จำเป็นสำหรับการแก้ไขข้อผิดพลาดของควอนตัม ซึ่งเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทนต่อความผิดพลาดได้ 90% จาก 1 ล้านเป็น 10,000 คิวบิตฟูจิตสึและมหาวิทยาลัยโอซาก้าพัฒนาสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประสิทธิภาพ

ความก้าวหน้านี้จะช่วยให้การวิจัยสามารถเริ่มดำเนินการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มี 10,000 คิวบิตจริง และ 64 คิวบิตเชิงลอจิคัล ซึ่งสอดคล้องกับประสิทธิภาพการประมวลผลประมาณ 100,000 เท่าของประสิทธิภาพสูงสุดของคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงทั่วไป

ฟูจิตสึและมหาวิทยาลัยโอซาก้าจะปรับปรุงสถาปัตยกรรมใหม่นี้ให้ดียิ่งขึ้นเพื่อนำไปสู่การพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมในยุค FTQC ตอนต้น โดยมีจุดประสงค์เพื่อประยุกต์ใช้แอปพลิเคชันคอมพิวเตอร์ควอนตัมกับประเด็นทางสังคมเชิงปฏิบัติที่หลากหลาย รวมถึงการพัฒนาวัสดุและ

คิวบิตแบบลอจิคัลซึ่งประกอบด้วยคิวบิตจริงหลายตัว มีบทบาทสำคัญในการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม เทคโนโลยีและท้ายที่สุดแล้ว คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้งานได้จริงสามารถให้ผลลัพธ์ที่ทนทานต่อข้อผิดพลาดได้

ภายในสถาปัตยกรรมควอนตัมคอมพิวติ้งแบบเดิม การคำนวณจะดำเนินการโดยใช้การรวมของเกทควอนตัมสากลสี่ตัวที่แก้ไขข้อผิดพลาด (เกท CNOT, H, S และ T)

ภายในสถาปัตยกรรมเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมสำหรับ T-gate ต้องใช้คิวบิตเชิงกายภาพจำนวนมาก และการหมุนของเวกเตอร์สถานะในการคำนวณควอนตัมต้องใช้การดำเนินการ T-gate แบบลอจิคัลซ้ำๆ ประมาณห้าสิบครั้งโดยเฉลี่ย

ดังนั้น การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทนทานต่อความผิดพลาดของแท้จึงคาดว่าจะต้องการจำนวนคิวบิตจริงมากกว่าหนึ่งล้านชุด

ด้วยเหตุผลนี้ คอมพิวเตอร์ควอนตัมในยุค FTQC ตอนต้นที่ใช้สถาปัตยกรรมทั่วไปสำหรับการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมจึงสามารถทำการคำนวณในระดับที่จำกัดต่ำกว่าคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม เนื่องจากทำงานได้สูงสุดประมาณ 10,000 คิวบิตจริง ซึ่งเป็นตัวเลขที่ต่ำกว่านั้นมาก จำเป็นสำหรับการคำนวณควอนตัมของแท้และทนทานต่อความผิดพลาด

ตรงกันข้ามกับสถาปัตยกรรมทั่วไปที่ต้องใช้การดำเนินการ T-gate แบบลอจิคัลซ้ำๆ โดยใช้คิวบิตเชิงกายภาพจำนวนมาก การทำงานของเกตภายในสถาปัตยกรรมใหม่จะดำเนินการโดยการหมุนเฟสโดยตรงไปยังมุมใดๆ ที่ระบุ

รูป: รูปภาพของสถาปัตยกรรมควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่พัฒนาขึ้นใหม่