Kvantdatorer står inför stora utmaningar från fel som begränsar deras användbarhet, men nyliga genombrott inom felkorrigering ger hopp. Innovationerna handlar om att skapa logiska kubiter från färre fysiska sådana och förbättra tillförlitligheten genom intrassling och ytterligare skyddsåtgärder. Experter beskriver detta som en spännande tid då teori och praktik möts.
Kvantdatorer, även om de är operativa, producerar för många fel för att vara praktiskt användbara, vilket gör detta till teknikens primära hinder. Till skillnad från klassiska datorer, som korrigerar fel med hjälp av redundanta bitar, kan kvantsystem inte duplicera information på grund av kvantmekanikens principer. Istället sprider felkorrigeringen ut data över grupper av kubiter, kända som logiska kubiter, och utnyttjar kvantintrassling för att upptäcka och åtgärda problem. Nya utvecklingar har ökat optimismen bland forskare. Robert Schoelkopf vid Yale University noterade: ”Det är en mycket spännande tid inom felkorrigering. För första gången gör teori och praktik verkligen kontakt.” Ett nyckelframsteg kom från Xiayu Linpeng och hans team vid International Quantum Academy i Kina, som visade att två supraledande kubiter kombinerade med en liten resonator kan bilda en större kubiter som minskar fel och automatiskt signalerar när de uppstår. De demonstrerade vidare hur tre sådana kubiter kan kopplas samman via intrassling för att bygga beräkningskapacitet utan dolda fel. Schoelkopfs grupp uppnådde operationer som är essentiella för kvantprogram med liknande kubiter, med felgrader så låga som en per miljon manipulationer i vissa fall. För att hantera kvarvarande problem introducerade Arian Vezvaee vid startupen Quantum Elements och kollegor en metod för att skydda inaktiva kubiter från att förlora kvantegenskaper genom att applicera pulser av elektromagnetisk strålning, vilket skapade den mest tillförlitliga intrasslingen mellan logiska kubiter hittills. För mycket precisa uppgifter, såsom att beräkna grundtillståndsenergin för en vätemolekyl, fann David Muñoz Ramo vid Quantinuum att standardfelkorrigering inte räcker till, vilket understryker behovet av skräddarsydda tillvägagångssätt. James Wootton vid Moth Quantum betonade: ”Vi är fortfarande i en fas där forskare lär sig hur alla delarna av felkorrigeringen passar ihop.” Medan kvantdatorer ännu inte kan fungera utan fel, lägger dessa ansträngningar grunden för skalbara system som kräver tusentals logiska kubiter.