De efficiëntie van geheugentoegang vormt momenteel een van de grootste hindernissen bij de ontwikkeling van fouttolerante quantumcomputers (FTQC's). Om dit probleem aan te pakken, hebben wetenschappers een innovatieve methode ontwikkeld onder de naam Trident. Deze techniek beoogt de tijd die nodig is om gegevens uit het quantumgeheugen op te halen aanzienlijk te verkorten door een nieuwe hiërarchische structuur te implementeren.
In huidige systemen voor fouttolerante berekeningen wordt vaak gebruikgemaakt van de zogenaamde 'surface code' om qubits te coderen. Hoewel deze methode betrouwbaar is, is de coderingssnelheid laag. Als alternatief zijn 'Yoked Surface Codes' (YSC's) voorgesteld, waarbij de surface code wordt gecombineerd met een quantumcode die een hogere snelheid biedt. Volgens een wetenschappelijke publicatie op arxiv.org maken moderne architecturen doorgaans gebruik van een hiërarchie met twee niveaus: surface codes voor de eigenlijke berekeningen en 2D YSC's voor het opslaan van inactieve qubits.
Het knelpunt bij dit twee-laagse model is de zogenaamde verificatievertraging. Wanneer een qubit uit het geheugen wordt geladen, vindt er eerst een 'retrieval' plaats van de 2D YSC naar een surface code, wat acht cycli kost. Omdat dit proces niet volledig fouttolerant is, moet de computer de lading verifiëren door alle 'yokes' van de 2D YSC te meten. Deze specifieke stap is zeer tijdrovend en neemt 178 cycli in beslag. De naam van het nieuwe systeem, merriam-webster.com, verwijst naar de nieuwe drie-laagse benadering van de onderzoekers.
De kern van de Trident-oplossing is de toevoeging van een klein tussenliggend niveau, aangeduid als L1, dat gebruikmaakt van 1D YSC's. Hoewel deze 1D-varianten minder opslagcapaciteit bieden dan de 2D-versies, is de latentie bij de verificatie ervan vrijwel verwaarloosbaar. Door de meeste gegevensaanvragen in deze L1-laag af te handelen in plaats van in de L2-laag (de 2D YSC-laag), kan de totale overhead bij de verificatie sterk worden teruggebracht.
In het onderzoek dat is ingediend bij worden twee verschillende varianten van het systeem beschreven. De eerste, Trident-D, werkt op basis van vraaggestuurde toegang en behaalt een versnelling van 2,8 keer. De tweede variant, Trident-P, maakt gebruik van prefetch-gestuurde toegang en realiseert een versnelling van 4,2 keer. Een opvallend resultaat is dat deze prestatieverbetering kan worden bereikt met een minimale toename van het aantal benodigde fysieke qubits, namelijk slechts 4,9%.
Het onderzoeksteam, bestaande uit onder meer Gunagya Singh Mamak, Suhas Vittal, Kabir Dubey, Kaitlin N. Smith en Moinuddin K. Qureshi, heeft hun bevindingen gedeeld via . De volledige resultaten van dit project zullen worden gepresenteerd tijdens de 32e ACM International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems (ASPLOS '27). Met deze drie-laagse hiërarchie hopen de wetenschappers de kloof tussen de rekenkracht en de snelheid van de geheugentoegang te dichten, wat een cruciale stap is voor de schaalbaarheid van toekomstige quantumcomputers.