العودة إلى الجدول الزمني

جامعة طوكيو + ماينتس: أول كيوبت منطقي GKP بصري في العالم

التاريخ: 2024-01-18 | LQ: 1

النظام الكمومي: GKP Propagating Light

المنظمة: University of Tokyo (Furusawa Group), Johannes Gutenberg University Mainz (van Loock Group), Palacký University Olomouc, National Institute of Information and Communications Technology (NICT), RIKEN

للمرة الأولى، جرى ترميز كيوبت منطقي GKP (Gottesman-Kitaev-Preskill) في نبضة ضوئية واحدة منتشرة بطول موجي للاتصالات في درجة حرارة الغرفة — معلم تاريخي في الحوسبة الكمية البصرية، وإن ظلت معدلات الخطأ أعلى من عتبة تحمل الأخطاء.

في يناير 2024، أثبت كونسورتيوم بقيادة أكيرا فوروساوا (جامعة طوكيو) وبيتر فان لوك (جامعة يوهانس غوتنبرغ ماينتس)، بمشاركة باحثين من جامعة بالاتسكي في أولوموتس وNICT وRIKEN، أول كيوبت منطقي GKP في العالم في الضوء المنتشر. نُشر العمل بقلم Konno وآخرين تحت عنوان "Logical states for fault-tolerant quantum computation with propagating light" في Science (المجلد 383، العدد 6680، الصفحات 289–293، 2024-01-18).

قبل هذا العمل، كان ترميز GKP قد تحقق فقط في الدوائر الفائقة التوصيل (ETH زيورخ، 2019) والأيونات المحاصرة (NIST، 2019). كان المجال البصري يمثل عائقًا لعقود بسبب غياب اللاخطية البصرية القوية اللازمة لإعداد الحالات.

تغلّب الفريق على هذا العائق بإعداد حالات قطة شرودنغر وتشكيلها في حالات GKP باستخدام عناصر بصرية خطية فقط، ثم إجراء قياسات إسقاطية بكاشفات الفوتون الفردي ذات الأسلاك النانوية الفائقة التوصيل (SNSPD المطورة مشتركًا مع NICT، الكفاءة الكمية ~75%، اهتزاز التوقيت 70 بيكوثانية). يعمل النظام بالكامل في درجة حرارة الغرفة بضوء الطول الموجي لشبكات الاتصالات دون الحاجة إلى تبريد.

تُشفِّر التجربة 1 كيوبتًا منطقيًا من نبضة ضوئية واحدة. غير أن المؤلفين يلاحظون صراحةً أن معدلات الخطأ «غير كافية للحوسبة الكمية المتسامحة مع الأخطاء» — الهيكل المنطقي صحيح لكن معدلات الخطأ تتجاوز العتبة، ويُصنَّف هذا بوصفه كيوبتًا منطقيًا دون العتبة.

المعيارالقيمة
عدد الكيوبتات المنطقية1 (دون العتبة)
الكيوبتات الفيزيائية1 (نبضة ضوئية واحدة)
نمط الترميزGKP / متغيرات مستمرة
الطول الموجيشبكات الاتصالات
درجة التشغيلدرجة حرارة الغرفة
المنشورScience 383, 289 (2024)

المصدر

☕ اشترِ لي قهوة