Ilmuwan di Atom Computing telah mengembangkan metode untuk menggunakan ulang qubit pelacakan kesalahan dalam komputer kuantum yang terbuat dari atom dingin, mendaur ulangnya hingga 41 kali tanpa kesalahan. Pendekatan ini bertujuan untuk membuat komputasi kuantum lebih andal dan efisien dengan mengurangi kebutuhan akan jumlah qubit yang sangat besar. Teknik ini mengatasi tantangan kunci dalam penskalaan teknologi kuantum.
Komputer kuantum yang menggunakan qubit dari atom sangat dingin berkembang pesat, tetapi tingkat kesalahan saat ini menghambat penggunaan praktisnya. Untuk mengatasinya, peneliti yang dipimpin oleh Matt Norcia di Atom Computing, perusahaan AS, telah menciptakan sistem yang menggunakan ulang atau mengganti qubit ancilla, yang memantau kesalahan selama komputasi.
Dalam pengaturan mereka, qubit adalah atom ytterbium yang didinginkan mendekati nol absolut menggunakan laser dan pulsa elektromagnetik. Ini dimanipulasi dengan 'penjepit optik' ke tiga zona: satu dengan 128 penjepit untuk komputasi data, yang lain dengan 80 untuk pengukuran kesalahan dan pertukaran qubit yang rusak, dan zona penyimpanan untuk 75 qubit segar. Ini memungkinkan tim untuk mendaur ulang qubit ancilla 41 kali berturut-turut.
“Komputasi apa pun yang berguna kemungkinan akan menjadi komputasi yang sangat panjang, jadi Anda harus melakukan banyak putaran pengukuran. Idealnya, Anda ingin dapat menggunakan ulang qubit sepanjang putaran ganda sehingga Anda tidak perlu terus menyediakan lebih banyak qubit ke sistem,” jelas Norcia.
Tantangan termasuk mencegah cahaya laser liar mengganggu qubit, yang memerlukan kontrol laser yang presisi dan penyetelan qubit data untuk menghindari interferensi. Yuval Boger di QuEra menekankan pentingnya: “Penggunaan ulang ancilla sangat penting secara fundamental untuk kemajuan komputasi kuantum.” Tanpanya, bahkan perhitungan sederhana akan menuntut jutaan atau miliaran qubit, yang tidak dapat didukung oleh perangkat keras saat ini.
Teknik serupa muncul di tempat lain: tim Harvard dan MIT mempertahankan komputer kuantum 3000 atom rubidium selama berjam-jam, dan mesin berbasis ion Helios milik Quantinuum juga menggunakan ulang qubit. Norcia mencatat bahwa komunitas atom netral mengakui kebutuhan untuk mereset dan memuat ulang atom selama komputasi.
Pekerjaan ini dirinci dalam Physical Review X (DOI: 10.1103/v7ny-fg31).