I fisici dell'Università di Sydney hanno scoperto un "hack quantistico" che dovrebbe consentire enormi guadagni di efficienza nelle tecnologie di calcolo quantistico.

Come scienziati di IBM, Google, Microsoft e le università di tutto il mondo cercano di ampliare la tecnologia quantistica per realizzare un pratico computer quantistico, trovare modi per eseguire calcoli entro una soglia di errore accettabile è un grosso problema tecnologico.

Gli elementi costitutivi delle macchine quantistiche:bit quantistici, o qubit - sono soggetti a interferenze dall'ambiente circostante, portandoli a decoere e a perdere le loro proprietà quantistiche. Consentire questo attraverso la correzione degli errori è fondamentale per il successo dello scale-up delle tecnologie quantistiche.

La svolta teorica del team di David Tuckett, Il professor Stephen Bartlett e il professore associato Steven Flammia consentono un guadagno del 400% nella quantità di rumore di interferenza che un sistema di calcolo quantistico può teoricamente sostenere pur mantenendo la sua fedeltà.

"Ciò si ottiene adattando il nostro decodificatore quantistico in modo che corrisponda alle proprietà del rumore sperimentato dai qubit, ", ha affermato il Professore Associato Flammia.

"In tal senso, stiamo "hackerando" la codifica generalmente accettata per la correzione degli errori, "Ha detto il professor Bartlett.

La ricerca è pubblicata questa settimana sulla rivista di alto livello Lettere di revisione fisica . Fa parte del lavoro del sig. Tuckett come dottorando presso l'Università.

Al momento, la soglia empirica per la fedeltà in un'architettura qubit è di circa l'1%. Ciò significa che almeno il 99 percento dei qubit di un sistema deve conservare informazioni e coerenza per periodi di tempo rilevanti al fine di eseguire calcoli utili.

Questa soglia reale dell'1% deriva da un approccio teorico in cui l'hardware ideale dovrebbe consentire una soglia di errore del 10,9%. Il calo della tolleranza deriva dal "rumore" nell'uso di macchine del mondo reale.

Supponendo un hardware ideale, il lavoro del team quantistico di Sydney, che ha sede presso il Nano Institute dell'Università di Sydney, ha una soglia di correzione degli errori fino al 43,7%, un miglioramento di quattro volte rispetto all'attuale base teorica per la correzione degli errori.

Ciò significa che potrebbero essere necessari meno qubit fisici per una singola porta logica quantistica - o circuito quantistico di base - in grado di eseguire un calcolo utile.

Questo nuovo approccio dovrebbe essere applicabile in qualsiasi sistema quantistico, indipendentemente dal fatto che i qubit si basino su superconduttori, ioni intrappolati, semiconduttori, o strutture topologiche (se ne hanno bisogno).

Gli scienziati sperimentali devono ora applicare questo "hack quantistico" ai sistemi del mondo reale per vedere come scorre utilizzando hardware "rumoroso".