Kvantedatamaskiner kan løse problemer eksponentielt raskere enn klassiske maskiner ved å kode informasjon i kvantebiter (qubits), som fungerer i henhold til kvantemekanikkens prinsipper. Kvantebiter er imidlertid svært følsomme for støy og defekter, noe som fører til feil som kan svekke nøyaktigheten i beregningene.
Forskere ved MIT har utviklet teknikker for å oppnå den høyeste presisjonen som noensinne er målt i kvanteporter med én kvantebit, noe som er et avgjørende skritt mot feiltolerante kvantedatamaskiner. Ved å forbedre kontrollmetodene for en type superledende kvantebit som kalles fluxonium, oppnådde teamet en presisjon på 99,998 prosent, noe som reduserer ressursene som trengs for feilretting og gjør kvanteberegninger mer gjennomførbare.
Fluxonium-kvantebiter skiller seg fra de mer vanlige transmon-kvantebitene ved at de inneholder en «superleder», som beskytter dem mot støy fra omgivelsene. Denne konstruksjonen forbedrer koherensen, noe som muliggjør operasjoner med høy nøyaktighet. Men den lavere frekvensen har tradisjonelt krevd tregere porter, noe som kan være en ulempe. De nye teknikkene overkom ikke bare denne begrensningen, men demonstrerte også potensialet som ligger i fluxonium for høyhastighets- og høypresisjonsporter.
Porter med høy presisjon er avgjørende for kvantefeilkorreksjon, en prosess som kompenserer for den uunngåelige støyen og feilene i kvantesystemer. Ved å oppnå høyere presisjon i portene har forskerne redusert beregningsarbeidet som trengs for feilkorreksjon, noe som bringer praktisk kvanteberegning nærmere virkeligheten.
Studien gjenspeiler kvanteforskningens tverrfaglige natur, og kombinerer innsikt fra fysikk og elektroteknikk. Teknikkene som MIT-teamet har utviklet, er ikke begrenset til fluxonium, men kan også brukes på andre kvantedataplattformer.