Atom Computingの科学者たちは、冷たい原子から作られた量子コンピュータでエラー追跡キュービットを再利用する方法を開発し、無エラーで最大41回リサイクルする。このアプローチは、膨大な数のキュービットが必要な量を減らすことで、量子計算をより信頼性が高く効率的にすることを目指す。この技術は、量子技術のスケーリングにおける主要な課題に対処する。
極低温の原子からなるキュービットを使用する量子コンピュータは急速に拡大しているが、現在エラー率がその実用的な使用を妨げている。これを克服するため、米企業Atom ComputingのMatt Norcia氏率いる研究者たちは、計算中にエラーを監視するancillaキュービットを再利用または交換するシステムを作成した。
彼らのセットアップでは、キュービットはレーザーと電磁パルスで絶対零度近くまで冷却されたイッテルビウム原子である。これらは「光ピンセット」で3つのゾーンに操作される：データ計算用の128本のピンセットを持つゾーン、エラー測定と不良キュービットの交換用の80本のゾーン、そして新鮮な75個のキュービットの保管ゾーン。これにより、チームはancillaキュービットを41回連続でリサイクルできた。
「有用な計算は非常に長い計算になる可能性が高いため、多くの測定ラウンドを行う必要がある。理想的には、複数のラウンドを通じてキュービットを再利用できるようにし、システムにさらに多くのキュービットを供給し続ける必要がないようにしたい」とNorcia氏は説明した。
課題には、迷光のレーザー光がキュービットを乱さないようにするものが含まれ、精密なレーザー制御とデータキュービットの調整が必要で、干渉を避ける。QuEraのYuval Boger氏はその重要性を強調した：「ancillaの再利用は量子コンピューティングの進歩にとって根本的に重要だ」。これがなければ、控えめな計算でさえ数百万または数十億のキュービットが必要になり、現在のハードウェアではサポートできない。
類似の技術は他所でも見られる：HarvardとMITのチームは3000個のルビジウム原子の量子コンピュータを数時間維持し、QuantinuumのイオンベースのHeliosマシンもキュービットを再利用する。Norcia氏は、中性原子コミュニティが計算中に原子をリセットして再読み込みする必要性を認識していると述べた。
この仕事はPhysical Review Xに詳述されている（DOI: 10.1103/v7ny-fg31）。