DTC - это новый тип перестраиваемого соединителя, состоящий из двух передатчиков фиксированной частоты - типа кубита, который относительно нечувствителен к шуму, возникающему из-за заряда, - соединенных через контур с дополнительным джозефсоновским переходом. Его архитектура решает одну из самых насущных задач в области квантовых вычислений: разработку аппаратного обеспечения для высокоточного соединения кубитов. Высокая точность управления затвором необходима для минимизации ошибок и повышения надежности квантовых вычислений, а схема DTC отличается тем, что обеспечивает подавление остаточного взаимодействия и быструю высокоточную работу двухкубитных затворов даже для сильно расстроенных кубитов. Хотя для однокубитных вентилей была достигнута точность в 99,9%, частота отказов для двухкубитных устройств обычно составляет 1% или более, в основном из-за взаимодействия между кубитами, известного как ZZ-взаимодействие.

Ключ к текущей работе, опубликованный в Физический обзор X, представляет собой создание ворот с использованием самых современных технологий изготовления с использованием типа машинного обучения, известного как обучение с подкреплением. Этот подход позволил исследователям воплотить теоретический потенциал DTC в практическое применение. Они использовали этот подход для достижения баланса между двумя типами остаточных ошибок - ошибкой утечки и ошибкой декогеренции, - которые оставались в системе, выбрав продолжительность в 48 наносекунд в качестве оптимального компромисса между двумя источниками ошибок. Благодаря этому они смогли достичь уровня точности, который является одним из самых высоких в данной области.

По словам Ясунобу Накамуры, директора Центра квантовых вычислений RIKEN, "Снизив частоту ошибок в квантовых вентилях, мы сделали возможными более надежные и точные квантовые вычисления. Это особенно важно для разработки отказоустойчивых квантовых компьютеров, которые являются будущим квантовых вычислений".

Он продолжает: "Способность этого устройства эффективно работать с сильно расстроенными кубитами делает его универсальным и конкурентоспособным строительным блоком для различных архитектур квантовых вычислений. Такая адаптивность гарантирует, что он может быть интегрирован в существующие и будущие сверхпроводящие квантовые процессоры, повышая их общую производительность и масштабируемость. В будущем мы планируем попытаться уменьшить длину затвора, поскольку это может помочь свести к минимуму некогерентную ошибку."