Una barriera fondamentale al ridimensionamento delle macchine di calcolo quantistico è "l'interferenza qubit". In una nuova ricerca pubblicata in Progressi scientifici , ingegneri e fisici di Rigetti Computing descrivono una svolta che può espandere le dimensioni dei processori quantistici pratici riducendo le interferenze.

Matt Reagor, autore principale dell'articolo, dice, "Abbiamo sviluppato una tecnica che ci consente di ridurre le interferenze tra i qubit man mano che aggiungiamo sempre più qubit a un chip, conservando così la capacità di eseguire operazioni logiche indipendenti dallo stato di un (grande) registro quantistico."

Per spiegare il concetto, il team Rigetti utilizza i bicchieri da vino come analogia ai qubit:

Tintinnare un bicchiere di vino, e lo sentirai suonare alla sua frequenza di risonanza (di solito intorno ai 400 Hz). Allo stesso modo, le onde sonore a quella frequenza faranno vibrare lo stesso vetro. Diverse forme o quantità di liquido in un bicchiere produrranno diversi tintinnii, cioè diverse frequenze di risonanza. Un bicchiere di vino tintinnante causerà lo stesso, occhiali vicini per vibrare. Gli occhiali di forme diverse sono "occhiali non risonanti, " nel senso che non vibreranno molto.

Così, qual è la relazione tra occhiali e qubit?

Reagor spiega che ogni qubit fisico su un processore quantistico superconduttore immagazzina energia sotto forma di corrente elettrica oscillante. "Pensa a ogni qubit come a un bicchiere di vino, " dice. "Lo stato logico di un qubit (ad esempio "0" o "1") è codificato dallo stato delle sue corrispondenti correnti elettriche. Nella nostra analogia, questo è equivalente al fatto che un bicchiere di vino vibri o meno."

Una classe di grande successo di porte entangled per qubit superconduttori funziona sintonizzando due o più qubit in risonanza tra loro. A questo punto di sintonia, i "bicchieri da vino" raccolgono le "vibrazioni" reciproche.

Questo effetto può essere abbastanza forte da produrre un significativo, cambiamenti di vibrazione condizionale che possono essere sfruttati come logica condizionale. Immagina di versare o travasare il vino da uno dei bicchieri per realizzare questa messa a punto. Con i qubit, ci sono elementi di circuito sintonizzabili che soddisfano lo stesso scopo.

"Mentre aumentiamo i processori quantistici, ci sono sempre più bicchieri di vino da gestire durante l'esecuzione di una specifica porta logica condizionale, " dice Reagor. "Immagina di allineare una manciata di bicchieri identici con quantità crescenti di vino. Ora vogliamo accordare un bicchiere in risonanza con un altro, senza disturbare nessuno degli altri bicchieri. Fare quello, potresti provare a livellare i livelli di vino dei bicchieri. Ma quel trasferimento deve essere istantaneo per non scuotere il resto dei bicchieri lungo la strada. Diciamo che un bicchiere ha una risonanza ad una frequenza (chiamiamolo 400 Hz) mentre un altro, il vetro vicino ne ha uno diverso (es. 380 Hz). Ora, utilizziamo un effetto musicale un po' sottile. In realtà riempiremo e svuoteremo ripetutamente uno dei bicchieri".

E continua:"Ripetiamo quell'operazione di riempimento alla differenza di frequenza tra i bicchieri (qui, 20 volte al secondo, o 20Hz). Facendo così, creiamo una nota di battuta per questo bicchiere che è esattamente in risonanza con l'altro. I fisici a volte chiamano questo processo parametrico. La nostra nota di battuta è "pura":non ha un contenuto di frequenza che interferisce con gli altri bicchieri. Questo è ciò che abbiamo dimostrato nel nostro recente lavoro, dove abbiamo navigato in un complesso processore a otto qubit con porte parametriche a due qubit."

Reagor conclude:"Anche se questa analogia può sembrare alquanto fantasiosa, la sua mappatura sulla nostra tecnologia specifica, da un punto di vista matematico, è sorprendentemente accurato."