En enkel men elegant ändring av kod som studerats i mer än 20 år kan förkorta tidslinjen för att uppnå skalbar kvantberäkning och har uppmärksammats av kvantdataprogram vid Amazon Web Services och Yale University.

Det som började som ett andra års fysikprojekt gör sin väg in i Amazon Web Services (AWS) kvantberäkningsprogram.

University of Sydney science Pablo Bonilla Ataides har finjusterat lite datorkod för att effektivt fördubbla sin förmåga att korrigera fel i de kvantmaskiner som designas inom den framväxande teknologisektorn.

Den enkla men geniala ändringen av kvantfelkorrigerande kod har uppmärksammat kvantforskare vid AWS Center for Quantum Computing i Pasadena, Kalifornien, och kvantteknologiprogrammen vid Yale University och Duke University i USA.

"Kvanttekniken är i sin linda, delvis för att vi inte har kunnat övervinna den inneboende instabiliteten i maskinerna som producerar så många fel, "Sade 21-årige Bonilla.

"I andra års fysik blev jag ombedd att titta på några vanligt förekommande felkorrigeringskoder för att se om vi kunde förbättra den. Genom att vända hälften av kvantomkopplarna, eller qubits, i vår design, vi fann att vi effektivt kunde fördubbla vår förmåga att undertrycka fel. "

Forskningen publiceras idag i Naturkommunikation .

Resultaten av studien, medförfattare av Dr Steve Flammia som nyligen har flyttat från University of Sydney till AWS kvantberäkning, kommer att finnas i teknikföretagets arsenal av felkorrigeringstekniker när det utvecklar sin kvantmaskinvara.

Dr Earl Campbell är en senior kvantforskare vid AWS. Han sa:"Vi har ett stort arbete framför oss som bransch innan någon ser riktigt, praktiska fördelar med kvantdatorer.

"Denna forskning överraskade mig. Jag var förvånad över att en så liten förändring av en kvantfelkorrigeringskod kan leda till en så stor inverkan på förutsagd prestanda.

"Teamet AWS Center for Quantum Computing ser fram emot att samarbeta ytterligare när vi utforskar andra lovande alternativ för att ta med nya, kraftfullare datorteknik ett steg närmare verkligheten. "

Kvantfel

Fel är extremt sällsynta i de digitala transistorerna, eller växlar, som klassiska datorer använder för att köra våra telefoner, bärbara datorer och även de snabbaste superdatorer.

Dock, 'switcharna' i kvantdatorer, känd som qubits, är särskilt känsliga för störningar, eller 'buller, "från den yttre miljön.

För att få kvantmaskiner att fungera, forskare måste producera ett stort antal högkvalitativa qubits. Detta kan göras genom att förbättra maskinerna så att de är mindre bullriga och genom att använda en viss kapacitet hos maskinerna för att undertrycka qubit -fel under en viss tröskel för att de ska vara användbara.

Det är där kvantfelkorrigering kommer in.

Biträdande professor Shruti Puri från kvantforskningsprogrammet vid Yale University sa att hennes team är intresserade av att använda den nya koden för sitt arbete.

"Det som förvånar mig med den här nya koden är dess rena elegans. Det är anmärkningsvärt felkorrigerande egenskaper som kommer från en enkel modifiering till en kod som har studerats omfattande i nästan två decennier, "Sa professor Puri.

"Det är oerhört relevant för en ny generation kvantteknik som utvecklas på Yale och på andra håll. Med denna nya kod, Jag tror, Vi har förkortat tidslinjen avsevärt för att uppnå skalbar kvantberäkning. "

Medförfattare Dr David Tuckett från School of Physics sa:"Det är lite som att spela slagfartyg med en kvantmotståndare. Teoretiskt sett, de kunde placera sina bitar var som helst på brädet. Men efter att ha spelat miljontals spel, vi vet att vissa drag är mer troliga. "

Eftermontering för industrin

Medförfattare och associerad dekan (forskning) vid naturvetenskapliga fakulteten Professor Stephen Bartlett sa:"Det som är bra med denna design är att vi effektivt kan eftermontera den till de ytkoder som utvecklas inom branschen.

"Att ha kodarbetet på en tvådimensionell yta är perfekt för tillämpning i en industri som historiskt har producerat 2D-chipdesigner. Vi är optimistiska att detta arbete kommer att hjälpa industrin att bygga bättre experimentella enheter."

Medförfattare Dr Ben Brown från University of Sydney Nano Institute and School of Physics arbetade nära med Bonilla om projektet. Han sa:"Att bygga en funktionell kvantdator är lite som att försöka bygga Wright Brothers plan, och vi har inte ens kommit igång ännu.

"Experimentalister producerar de starka, lätta material för att bygga planet, och vi har just kommit fram till en mer aerodynamisk design för vingarna som har mer lyft. Vi kanske just har kommit på en design som hjälper storskalig kvantberäkning att ta fart. "