À la recherche d'une méthode pour réduire les erreurs dans les systèmes quantiques bruyants, Kajsa Williams et Louis-S. Bouchard, chercheurs du Center for Quantum Science and Engineering de l'Université de Californie à Los Angeles, a mis en œuvre et évalué les performances des portes à qubit unique à l'aide d'impulsions composites et adiabatiques spécialement conçues. Bien qu'ils n'aient trouvé aucun avantage particulier en termes de fuites et d'infiltrations des vannes par rapport aux vannes standards, la robustesse du contrôle des erreurs de champ a été grandement améliorée.
Leurs recherches sont publiées dans Intelligent Computing. .
L’informatique quantique sur les dispositifs quantiques modernes et bruyants d’échelle intermédiaire n’est encore avantageuse que pour des applications spécifiques. Tenter d'augmenter la durée et la complexité des calculs effectués sur ces appareils conduit rapidement à l'accumulation d'un nombre inacceptable d'erreurs.
Améliorer la robustesse des portes permettant de contrôler la dérive du système permettrait d’atténuer l’accumulation d’erreurs et d’augmenter ainsi la gamme d’applications possibles de l’informatique quantique. Les conceptions de Williams et Bouchard pour les impulsions composites et adiabatiques afin de mettre en œuvre des portes à qubit unique ont amélioré la robustesse de près d'un ordre de grandeur.
Williams et Bouchard ont utilisé l'outil logiciel Qiskit et la plateforme IBM Quantum Experience (IBM-QE) pour implémenter et valider des impulsions composites et des impulsions adiabatiques pour contrôler un qubit supraconducteur. Ils ont effectué des procédures d'étalonnage pour déterminer une fréquence porteuse pour les impulsions qui leur permettrait de démontrer une amélioration par rapport à l'impulsion par défaut. Après avoir choisi les paramètres des impulsions composites, ils ont simulé l'effet des impulsions à l'aide de Python.
Python a également été utilisé pour rechercher des paramètres pour les impulsions adiabatiques conçues avant leur implémentation et leur validation sur IBM-QE.
Ils ont utilisé leurs impulsions spécialement conçues – une variété d’impulsions gaussiennes, DRAG et HS1 – pour contrôler un qubit transmon sur la plate-forme IBM-QE et le processeur quantique supraconducteur Lima. Une analyse comparative randomisée a été utilisée pour l'évaluation des performances. Les impulsions adiabatiques à passage complet étaient les plus robustes des impulsions testées.
Selon les auteurs, « la mise en œuvre réussie d'impulsions [à passage complet adiabatique] seulement 2,8 à 5 fois plus longues que des impulsions simples rend possibles des schémas composites [à passage complet adiabatique] ; sinon, de telles impulsions consommeraient une proportion intenable du temps de cohérence intrinsèque. "
Les travaux futurs pourraient se concentrer sur la réduction des erreurs elles-mêmes en atténuant les fuites et les infiltrations. La fuite fait référence au phénomène par lequel un qubit passe des états désignés pour le calcul vers des états d'énergie plus élevée qui ne font pas partie des opérations de calcul. Cela peut se produire en raison d'imperfections dans les impulsions de contrôle ou d'interactions avec l'environnement.
Les fuites sont problématiques car elles peuvent conduire à des erreurs qui ne sont pas facilement corrigées par les techniques standard de correction d’erreurs quantiques. L'infiltration est un concept connexe et fait référence à la vitesse à laquelle les qubits reviennent de l'état de fuite. L'infiltration est également problématique car certains qubits retournent dans les mauvais états. Les fuites et les infiltrations sont des facteurs importants pour évaluer la fidélité et la robustesse des opérations quantiques sur les appareils NISQ.
Plus d'informations : Kajsa Williams et al, Quantification de la robustesse, des fuites et des infiltrations pour les portes composites et adiabatiques sur les systèmes NISQ modernes, Intelligent Computing (2023). DOI : 10.34133/icomputing.0069
Fourni par Intelligent Computing
