Ett team av forskare vid UCLA har satt ett nytt rekord för att förbereda och mäta kvantbitarna, eller qubits, inuti en kvantdator utan fel. Teknikerna de har utvecklat gör det lättare att bygga kvantdatorer som överträffar klassiska datorer för viktiga uppgifter, inklusive design av nya material och läkemedel. Forskningen är publicerad i den peer-reviewed, online dagbok med öppen tillgång, npj Kvantinformation , publicerad av Nature och inklusive den exceptionella forskningen om kvantinformation och kvantberäkning.

För närvarande, de mest kraftfulla kvantdatorerna är "noisy intermediate-scale quantum" (NISQ) enheter och är mycket känsliga för fel. Fel vid förberedelse och mätning av qubits är särskilt betungande:för 100 qubits, ett 1 % mätfel betyder att en NISQ-enhet kommer att ge ett felaktigt svar cirka 63 % av gångerna, sa seniorförfattaren Eric Hudson, en UCLA-professor i fysik och astronomi.

För att möta denna stora utmaning, Hudson och UCLA-kollegor utvecklade nyligen en ny qubit som är värd i en laserkyld, radioaktiv bariumjon. Denna "goldilocks-jon" har nästan idealiska egenskaper för att realisera kvantenheter med ultralåg felfrekvens, vilket gör det möjligt för UCLA-gruppen att uppnå en förberedelse- och mätfelfrekvens på cirka 0,03 %, lägre än någon annan kvantteknologi hittills, sa co-senior författaren Wesley Campbell, också en UCLA-professor i fysik och astronomi.

Utvecklingen av denna spännande nya qubit vid UCLA bör påverka nästan alla områden inom kvantinformationsvetenskap, sa Hudson. Denna radioaktiva jon har identifierats som ett lovande system inom kvantnätverk, avkänning, timing, simulering och beräkning, och forskarnas uppsats banar väg för storskaliga NISQ-enheter.

Medförfattare är huvudförfattaren Justin Christensen, en postdoktor vid Hudsons laboratorium, och David Hucul, en före detta postdoktor i Hudson och Campbells laboratorier, som nu är fysiker vid U.S. Air Force Research Laboratory.