Архитектура DTC (double-transmon coupler) призвана решить одну из важнейших проблем квантовых вычислений — разработку оборудования для высокоточного соединения кубитов. Точные вентили необходимы для минимизации ошибок и повышения надежности квантовых вычислений. Хотя точность однокубитных вентилей уже достигает значения 99,9%, уровень ошибок для двухкубитных устройств обычно остается на уровне 1% и более.

Специалисты Института физико-химических исследований RIKEN и компании Toshiba преуспели в создании квантового вентиля на основе DTC, который был разработан в теории как устройство, значительно повышающее точность квантовых вентилей. Благодаря ему точность устройства достигла 99,92% для двухкубитного устройства и 99,98% — для однокубитного, сообщает EurekAlert.

DTC — новый тип настраиваемого соединительного устройства, состоящего из двух трансмонов с фиксированной частотой. Этот тип кубитов относительно малочувствителен к шумам, возникающим от электрических зарядов. Два трансмона соединяются в устройстве через контур с помощью дополнительного перехода Джозефсона.

Ключевым элементом новой разработки авторы называют создание вентиля при помощи современных технологий машинного обучения с подкреплением. Этот подход позволил перевести теоретический потенциал DTC в практическое русло. Так был достигнут оптимальный баланс между двумя типами ошибок — рассеяния и декогеренции — которые остаются в системе. Благодаря ему ученые смогли добиться наивысшего уровня точности из официально объявленных.

«Снизив частоту появления ошибок в квантовых вентилях, мы сделали возможными более надежные и точные квантовые вычисления. Это особенно важно для разработки отказоустойчивых квантовых компьютеров — будущего квантового вычисления», — сказал Ясунобу Накамура, директор Центра квантовых вычислений RIKEN.

Недавно команда инженеров и физиков из компании Quantinuum осуществила и описала в статье журнала Science первую телепортацию логического кубита с использованием отказоустойчивых методов.