追蹤矽量子電腦中的主要雜訊源

測量兩個相鄰量子點所經歷的雜訊將有助於矽量子電腦的設計

資料來源：RIKEN〡研究新聞〡2024.04.04

網址：https://www.riken.jp/en/news_pubs/research_news/rr/20240404_2/index.html

RIKEN團隊發現，矽基量子電腦中的雜訊主要源自於電雜訊。這項發現將有助於抑制未來量子電腦中的雜訊。

量子電腦將徹底改變計算，因為它們利用微小物體的量子特性來執行傳統電腦無法完成的計算。

然而，像大多數人一樣，量子電腦很難在嘈雜的環境中執行計算。就量子電腦而言，雜訊是聽不見的，但它來自多種來源，可以是電的或磁的。它會降低量子位的「量子性」（位的量子等價物），從而在計算中引入錯誤。

量子電腦最有前途的平台之一涉及稱為量子點的微小矽結構。它們的一大優勢是可以將許多量子點壓縮到一個小區域，這將有助於擴展到解決實際問題所需的更大的量子電腦。然而，將大量量子位元擠在一起會增加它們受到雜訊影響的可能性。

但人們對矽量子點製成的量子位元的主要雜訊源卻知之甚少。

現在，RIKEN突發物質科學中心的樽茶清悟(Seigo Tarucha)領導的團隊測量了兩個相距 100奈米的矽量子位元之間的雜訊。

令他們驚訝的是，他們發現隨著時間的推移，兩個量子位元所經歷的雜訊表現出相似的模式。這種相似性顯示了一個常見的噪音源，研究小組發現該噪音源是電氣噪音。

這項發現出乎研究人員的預料。「我們最初認為我們設備中的金屬門將在很大程度上保護量子位元免受電荷雜訊的影響，」樽茶清悟說。「但放映結果比我們預期的要小。」

這項發現對於未來基於矽量子位元的量子電腦的設計具有重要影響。「修改設備幾何形狀以抑制同時影響多個量子位元的雜訊非常重要，」樽茶清悟說。「我們相信這是可以做到的。」

此外，本研究採用的奈米方法為研究矽量子位元之間的雜訊相關性提供了強大的工具。「噪音相關性顯著影響量子電腦的容錯性、糾錯協議和多量子位元設備的設計，」樽茶清悟說。「然而，到目前為止還沒有準確的方法來測量它。」

「我們計畫更準確地分析相關噪音特性，並優化裝置設計，以最大限度地減少噪音相關性，」樽茶清悟補充道。「我們最終希望應用這個概念來實現具有大量量子位元的設備。」