Метод R2D обеспечил однокубитные операции за 6,8 наносекунды с точностью выше 99,98%
Физики из Исследовательского центра Юлих (Forschungszentrum Jülich) и Университета RWTH Ахен разработали новый подход к управлению одиночными сверхпроводящими кубитами — метод R2D. Однокубитная операция выполняется за 6,8 нс при точности 99,981–99,989% и утечке менее 0,002%. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
В чём проблема быстрых вентилей
Типичные однокубитные операции на сверхпроводящих трансмонах занимают «несколько десятков наносекунд». Ускорить их мешают так называемые многофотонные переходы: когда управляющий импульс слишком короткий и мощный, кубит может перейти на нежелательные энергетические уровни выше основного вычислительного пространства. Такие переходы могут сохранять влияние на нескольких вычислительных шагах и мешать коррекции ошибок.
Существующий стандарт борьбы с этим явлением — метод DRAG (Derivative Removal via Adiabatic Gate) — лежит в основе нового подхода R2D. В нём форма импульса оптимизируется так, чтобы многофотонные переходы подавлялись более чем в 20 раз по сравнению с DRAG.
Что измерили
Исследователи тестировали R2D на изолированном трансмоне — одном кубите без соседних элементов схемы. Ключевые результаты:
- Длительность вентиля: 6,8 нс
- Точность вентиля: 99,981% и 99,989% для двух разных операций
- Утечка за пределы вычислительного пространства: менее 0,002%
- Подавление многофотонных переходов: более чем в 20 раз лучше, чем у DRAG
Работу выполнили Юань Гао и профессор Рами Барендс (PGI-13), а также Хосе да Коста Хесус, д-р Франсиско Карденас-Лопес и профессор Феликс Моцой (PGI-8) в рамках сотрудничества с Кёльнским университетом.
Ограничения и перспективы
Читайте также: Физики предложили считывать состояние андреевского кубита через сверхток.
Пока метод R2D проверен только на одиночном изолированном трансмоне. Реальные квантовые процессоры содержат десятки и сотни связанных кубитов, где между ними возникают дополнительные паразитные взаимодействия. Перенос подхода в многокубитные схемы — следующий шаг, который авторы планируют исследовать. Тем не менее демонстрация принципа на одиночном кубите с такими характеристиками открывает путь к квантовым процессорам, способным выполнять значительно больше операций в единицу времени.
