Extra meting voor elke bewerking halveert foutenpercentage van wisselvallige qubit

Eén extra meting vlak voor elke serie quantumbewerkingen halveert, melden de onderzoekers, het foutenpercentage van een qubit ruimschoots. Dat melden onderzoekers van de Universiteit Regensburg en internationale partners. De meting legt vast op welke resonantiefrequentie de qubit op dat moment staat. Zo kunnen de besturingssignalen daar meteen op worden afgestemd. De resultaten staan in het tijdschrift Applied Physics Reviews, onder de titel Operating a bistable qubit.

Het probleem zit, volgens de onderzoekers, in het type qubit dat de groep gebruikte. Het gaat om een supergeleidende qubit die bistabiel is. De resonantiefrequentie blijft daardoor niet constant, maar wisselt discreet tussen twee waarden. Die wisseling komt door een naburig materiaaldefect, een zogeheten two-level system, vlak bij de qubit. Besturingssignalen die vooraf voor één vaste frequentie zijn ingesteld, raken daardoor regelmatig minder nauwkeurig. De onderzoekers lossen dat op met een 1-bit-feedbackprotocol. De extra meting wijst uit welke van de twee frequenties op dat moment actief is. Daarna wordt de besturing daar meteen op aangepast.

De methode kost dus één meting extra per bewerking. Daarmee vermijdt ze dat een bistabiele qubit als te onbetrouwbaar wordt afgeschreven. Voor chips met vaker zo’n materiaaldefect biedt het protocol een uitweg, en de qubit blijft dan toch binnen de bestaande specificaties werken.

Het effect op de cijfers is groot. Het foutenpercentage daalde, volgens de onderzoekers, van ongeveer 0,14 procent naar ongeveer 0,065 procent. Dat is ruim een halvering. Over een langere periode gemeten valt de verbetering nog groter uit. Vergeleken met de hoogste foutwaarde zonder de extra meting steeg de poortgetrouwheid toen met ongeveer 77 procent. Om de wisselende frequentie goed te kunnen bijhouden, schatten de onderzoekers een benodigde bandbreedte van ongeveer 136 kHz.