Physiker haben herausgefunden, wie sich kosmische Teilchen und Hintergrundstrahlung auf das Quantencomputing auswirken

Kosmische Strahlung stört seit Jahrzehnten klassische Berechnungen.Von

und auf einen Silizium-Computerchip treffen, können ein oder mehrere Bits darinSolche Fehler führen zu zerstörerischen Fehlern.So wurde beispielsweise Qantas-Flug 72 genau wegen falscher Daten auf dem Instrument des Flugzeugs beschädigt.

In einer neuen Studie wollte ein internationales Team von Wissenschaftlern der University of Wisconsin-Madison verstehen, wie stark kosmische Teilchen und HintergrundstrahlungDazu führten Physiker eine Reihe von Experimenten mit zwei Paaren supraleitender Qubits auf einem Siliziumsubstrat durch.Ein Qubit-Paar hatte einen Abstand von 340 μm, das andere 640 μm.

Während der Studie stellte sich heraus, dass dabeiQuantenoperationen wurden bei einer Manipulation der Qubits zahlreiche gleichzeitige Ladungssprünge an benachbarten Paaren aufgezeichnet. Die Simulation von Prozessen auf einem Computer unter Verwendung der Standardinstrumente der Elementarteilchenphysik legte nahe, dass Sprünge in den Momenten der Wechselwirkung von Qubits (einem Chip) mit gemischtem Hintergrund und kosmischer Strahlung (mit Teilchen dieser Strahlung) auftreten.

Experimentelle und theoretische Datenweisen darauf hin, dass im Zuge von Quantenoperationen unter dem Einfluss von kosmischen und Hintergrundteilchen sogenannte korrelierte Fehler entstanden sind. Es stellte sich heraus, dass kosmische Teilchen und Hintergrundstrahlung das Quantencomputing unerwartet stark beeinflussen.

Als Ergebnis der Studie haben Wissenschaftler zwei vorgeschlagenmögliche Lösungen. Die erste besteht darin, den Quantenprozessor zu schützen, indem er mit Blei beschichtet und unter die Erde bewegt wird. Solche Technologien werden bereits in Experimenten zum Nachweis von Dunkler Materie und Neutrinos eingesetzt, die besonders strahlungsempfindlich sind. Die zweite Lösung besteht darin, die Empfindlichkeit der Qubits zu reduzieren, indem man beispielsweise dem Chip Materialien hinzufügt, die Quasiteilchen einfangen oder vom Qubit-Substrat wegbewegen können.

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