Japan’s Quantum Computer: Twice Faster Than Google!
– Producing the world’s fastest two-qubit gate with a new cold atom type –
Institute for Molecular Science (Aichi)
Professor Kenji Ohmori
2022.08.15
ーDevelopment of a New Cooled Atomic Quantum Computerー
Achieved the world’s fastest speed with the 2-qubit gate, which is the core arithmetic element.
What is a “quantum computer”:
Two-qubit gates “can combine two qubits to make things super fast.”
In the experiment, they succeeded in achieving “ultra-high speed, more than twice as fast as the previous world record.”
Calculated with “gate”:
In conventional computers, bit values of 0 and 1 are
Convert and calculate by addition and multiplication.
This operation is called “gate”.
Calculated with “quantum gate”:
The value of the bit is not ‘0’ or ‘1’,
“0 or 1” Create a mixed state by superimposing two, and perform complex conversions and calculations.
This operation is called a “quantum gate”.
Arithmetic element of a quantum computer:
The quantum gate has two patterns.
1-qubit gate:
A 1-qubit gate that manipulates 1 qubit
Two-qubit gate:
“Create a correlation called quantum entanglement” between two qubits
Eliminate the effects of noise:
“2 qubits are orders of magnitude faster than 1 qubit,”
It is “the source of quantum computers capable of ultra-high-speed calculations.”
In ultra-fast computation of quantum gates,
The biggest challenge was how to eliminate the effects of external environmental noise.
Development of a new cooled atomic quantum computer:
Professor Ohmori et al.
“Two rubidium atoms cooled to near absolute zero” are arranged,
We devised a unique method of irradiating an ultra-ultra-short-time laser beam of 10 picoseconds.
Demonstration of new cold atomic quantum computer:
For two rubidium atoms,
A laser beam is condensed into a micron-thin beam and irradiated for an ultra-short time.
Fabrication of an ultrafast two-qubit gate:
“Electrons in one atom” and
“Electron in the other atom”
6.5 nanoseconds to interact.
Succeeded in “ultrafast two-qubit gate”.
More than 2x faster than google:
The 6.5 nanoseconds that came and went this time,
“More than twice as fast as Google’s world record of 15 nanoseconds in 2020.”
“Because it is faster than the time scale of noise, the influence of noise could be ignored.”
Cold atomic hardware:
In hardware development of quantum computers,
“Superconducting type and ion trap type” were ahead.
on the other hand,
Cold atom types are “scalable”.
“Cold atom type breaks the limits of these two types”.
Achievements this time:
This will be a breakthrough in the realization of a highly reliable cooled atomic quantum computer.
Practical application of quantum computers:
For practical use of quantum computers, it is essential to “increase the number of qubits and increase the scale.”
Superconducting and ion-trapping types reach a ceiling at 100 qubits.
In the cold atom type hardware type, “10,000 qubits are possible” and can be scaled up.
again,
“The wave nature of the qubit lasts six orders of magnitude longer than the superconducting type,” making it an excellent hardware.
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Ordinateur quantique japonais : deux fois plus rapide que Google !
– Produire la porte à deux qubits la plus rapide au monde avec un nouveau type d’atome froid –
Institut des sciences moléculaires (Aichi)
Professeur Kenji Ohmori
2022.08.15
ーDéveloppement d’un nouvel ordinateur quantique atomique refroidiー
Atteint la vitesse la plus rapide au monde avec la porte à 2 qubits, qui est l’élément arithmétique de base.
Qu’est-ce qu’un “ordinateur quantique”:
Les portes à deux qubits “peuvent combiner deux qubits pour rendre les choses super rapides”.
Dans l’expérience, ils ont réussi à atteindre “une vitesse ultra-rapide, plus de deux fois plus rapide que le précédent record du monde”.
Calculé avec “gate”:
Dans les ordinateurs conventionnels, les valeurs de bit de 0 et 1 sont
Convertir et calculer par addition et multiplication.
Cette opération est appelée “gate”.
Calculé avec “porte quantique”:
La valeur du bit n’est ni ‘0’ ni ‘1’,
“0 ou 1” Créez un état mixte en en superposant deux, et effectuez des conversions et des calculs complexes.
Cette opération s’appelle une “porte quantique”.
Élément arithmétique d’un ordinateur quantique :
La porte quantique a deux modèles.
Porte à 1 qubit :
Une porte à 1 qubit qui manipule 1 qubit
Porte à deux qubits :
“Créer une corrélation appelée intrication quantique” entre deux qubits
Éliminer les effets du bruit :
“2 qubits sont des ordres de grandeur plus rapides que 1 qubit,”
C’est “la source des ordinateurs quantiques capables de calculs ultra-rapides”.
Dans le calcul ultra-rapide des portes quantiques,
Le plus grand défi consistait à éliminer les effets du bruit environnemental externe.
Développement d’un nouvel ordinateur quantique atomique refroidi :
Professeur Ohmori et al.
“Deux atomes de rubidium refroidis presque au zéro absolu” sont disposés,
Nous avons conçu une méthode unique d’irradiation d’un faisceau laser ultra-ultra-court de 10 picosecondes.
Démonstration d’un nouvel ordinateur quantique à atomes froids :
Pour deux atomes de rubidium,
Un faisceau laser est condensé en un faisceau d’une épaisseur d’un micron et irradié pendant une durée ultra-courte.
Fabrication d’une porte ultra-rapide à deux qubits :
“Électrons dans un atome” et
“Électron dans l’autre atome”
6,5 nanosecondes pour interagir.
A réussi la “porte ultra-rapide à deux qubits”.
Plus de 2 fois plus rapide que Google :
Les 6,5 nanosecondes qui allaient et venaient cette fois,
« Plus de deux fois plus rapide que le record du monde de Google de 15 nanosecondes en 2020. »
“Parce qu’il est plus rapide que l’échelle de temps du bruit, l’influence du bruit pourrait être ignorée.”
Matériel atomique froid :
Dans le développement matériel des ordinateurs quantiques,
“Type supraconducteur et type piège à ions” étaient en avance.
d’autre part,
Les types d’atomes froids sont “évolutifs”.
“Le type d’atome froid dépasse les limites de ces deux types”.
Réalisations cette fois :
Ce sera une percée dans la réalisation d’un ordinateur quantique atomique refroidi hautement fiable.
Application pratique des ordinateurs quantiques :
Pour une utilisation pratique des ordinateurs quantiques, il est essentiel “d’augmenter le nombre de qubits et d’augmenter l’échelle”.
Les types supraconducteurs et piégeant les ions atteignent un plafond à 100 qubits.
Dans le type de matériel de type atome froid, “10 000 qubits sont possibles” et peuvent être mis à l’échelle.
encore,
“La nature ondulatoire du qubit dure six ordres de grandeur plus longtemps que le type supraconducteur”, ce qui en fait un excellent matériel.
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Japanischer Quantencomputer: Zweimal schneller als Google!
– Herstellung des weltweit schnellsten Zwei-Qubit-Gatters mit einem neuen kalten Atomtyp –
Institut für Molekulare Wissenschaften (Aichi)
Professor Kenji Ohmori
2022.08.15
ーEntwicklung eines neuen gekühlten atomaren Quantencomputersー
Erreichte die weltweit schnellste Geschwindigkeit mit dem 2-Qubit-Gate, das das arithmetische Kernelement darstellt.
Was ist ein „Quantencomputer“:
Zwei-Qubit-Gatter „können zwei Qubits kombinieren, um die Dinge superschnell zu machen.“
Im Experiment gelang es ihnen, “Ultrahochgeschwindigkeit zu erreichen, mehr als doppelt so schnell wie der vorherige Weltrekord”.
Berechnet mit “Tor”:
Bei herkömmlichen Computern sind die Bitwerte 0 und 1
Konvertiere und rechne durch Addition und Multiplikation.
Diese Operation wird “Tor” genannt.
Berechnet mit “Quantentor”:
Der Wert des Bits ist nicht ‘0’ oder ‘1’,
“0 oder 1” Erstellen Sie einen gemischten Zustand, indem Sie zwei überlagern, und führen Sie komplexe Konvertierungen und Berechnungen durch.
Diese Operation wird als “Quantengatter” bezeichnet.
Rechenelement eines Quantencomputers:
Das Quantengatter hat zwei Muster.
1-Qubit-Gate:
Ein 1-Qubit-Gate, das 1 Qubit manipuliert
Zwei-Qubit-Gate:
„Erzeugen Sie eine Korrelation namens Quantenverschränkung“ zwischen zwei Qubits
Beseitigen Sie die Auswirkungen von Rauschen:
„2 Qubits sind um Größenordnungen schneller als 1 Qubit“,
Es ist “die Quelle von Quantencomputern, die zu ultraschnellen Berechnungen fähig sind”.
Bei der ultraschnellen Berechnung von Quantengattern
Die größte Herausforderung bestand darin, die Auswirkungen von externen Umgebungsgeräuschen zu eliminieren.
Entwicklung eines neuen gekühlten atomaren Quantencomputers:
Professor Ohmori et al.
“Zwei auf nahezu den absoluten Nullpunkt gekühlte Rubidiumatome” sind angeordnet,
Wir haben eine einzigartige Methode zur Bestrahlung mit einem Ultra-Ultrakurzzeit-Laserstrahl von 10 Pikosekunden entwickelt.
Demonstration eines neuen kalten atomaren Quantencomputers:
Für zwei Rubidiumatome gilt:
Ein Laserstrahl wird zu einem Mikrometer dünnen Strahl verdichtet und für eine ultrakurze Zeit eingestrahlt.
Herstellung eines ultraschnellen Zwei-Qubit-Gatters:
“Elektronen in einem Atom” und
“Elektron im anderen Atom”
6,5 Nanosekunden für die Interaktion.
Erfolgreiches “ultraschnelles Zwei-Qubit-Gate”.
Mehr als 2x schneller als Google:
Die 6,5 Nanosekunden, die diesmal kamen und gingen,
„Mehr als doppelt so schnell wie Googles Weltrekord von 15 Nanosekunden im Jahr 2020.“
„Weil es schneller ist als die Zeitskala des Rauschens, konnte der Einfluss des Rauschens vernachlässigt werden.“
Kalte atomare Hardware:
In der Hardwareentwicklung von Quantencomputern
„Supraleitender Typ und Ionenfallentyp“ lagen vorne.
auf der anderen Seite,
Kalte Atomtypen sind “skalierbar”.
“Kalter Atomtyp durchbricht die Grenzen dieser beiden Typen”.
Erfolge diesmal:
Dies wird ein Durchbruch bei der Realisierung eines hochzuverlässigen gekühlten atomaren Quantencomputers sein.
Praktische Anwendung von Quantencomputern:
Für den praktischen Einsatz von Quantencomputern sei es unabdingbar, „die Anzahl der Qubits zu erhöhen und die Skalierung zu erhöhen“.
Supraleitende und Ionenfallen-Typen erreichen eine Obergrenze bei 100 Qubits.
In der Hardware vom Typ Cold Atom sind „10.000 Qubits möglich“ und können hochskaliert werden.
wieder,
“Die Wellennatur des Qubits hält sechs Größenordnungen länger als der supraleitende Typ”, was es zu einer hervorragenden Hardware macht.
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Breakthrough for the realization of ultrafast quantum computers: the world’s fastest 2-Qubit gate between two single atoms
Institute for Molecular Science Main points
• The team succeeded in executing the world’s fastest two-qubit gate (a fundamental arithmetic element essential for quantum computing) using a completely new method of manipulating, with an ultrafast laser, micrometer-spaced atoms cooled to absolute zero temperature.
• For the past two decades, all quantum computer hardware has been chasing faster gates to escape the effects of external noise that can degrade computational accuracy.
• Cold-atom based quantum computers are rapidly attracting attention from industry, academia, and government around the world as revolutionary hardware that breaks through some limitations of superconducting and trapped-ion quantum computers, which are currently the most advanced types of quantum computers.
https://www.ims.ac.jp/en/news/2022/08/0809.html
Ultrafast energy exchange between two single Rydberg atoms on a nanosecond timescale | Nature Photonics