Vedci objavili „chýbajúci kúsok“ v rozvoji správ o vede a technológiách kvantovej výpočtovej techniky

Vedci z University of New South Wales v austrálskom Sydney oznámili objav zásadného prelomu v kvantovej výpočtovej technike.

Doposiaľ môžu kvantoví vedci a počítačoví inžinieri používať iba koncepčné modely kvantových procesorov, ktoré pracujú s niekoľkými spinmi, ktoré sú ekvivalentné bitovému kvantu.

Teraz nový výskum publikovaný v časopise Science Advances identifikoval techniku, o ktorej vedci tvrdia, že by mohla pomôcť kontrolovať tieto milióny prestávok.

Tím považuje ich návrh za „chýbajúci kúsok skladačky“ v kvantovej počítačovej architektúre.

V tradičnom počítači je trochu informácií uložených v jednej jednotke, 0 alebo 1 1 – v elektronických obvodoch systému, najmä v kondenzátore pamäťovej bunky, v závislosti od toho, či je kondenzátor prítomný. Nabite alebo vybite.

Kvantové počítače Spin Quid prevádzajú tento kondenzátor na kvantovú časticu – elektrón – a jej hodnotu „spin“.

Výskumník UNSW Dr. Jared Play vysvetlil: „Doteraz sa ovládanie spinových elektrónových spinov spoliehalo na dodávanie mikrovlnných magnetických polí.

„Predstavuje niekoľko skutočných výziev, ak chcete zmerať milióny prestávok, ktoré kvantový počítač potrebuje na vyriešenie významných globálnych problémov, ako je napríklad návrh nových vakcín.“

„Po prvé, magnetické polia veľmi rýchlo padajú so vzdialenosťou, takže môžeme ovládať iba východy najbližšie k drôtu.“

„To znamená, že musíme pridať ďalšie vodiče, keď čip prinesie viac prestávok, ktoré zaberajú veľa nehnuteľností.“

Problém je v tom, že tieto čipy musia pracovať pri veľmi nízkych teplotách, pod -270 ° C, a zavedenie viacerých vodičov zníži teplotu čipu a naruší vysokú spoľahlivosť.

„Takže touto drôtovou technikou je možné ovládať len niekoľko prestávok,“ povedal doktor Bla.

Zlom nastal v prepracovaní celej štruktúry čipu. Namiesto toho, aby panel viedol tisíce riadiacich vodičov cez malý kúsok kremíka, vytvoril z vrchu čipu magnetické pole, ktoré zvládne všetky prestávky naraz.

Prvýkrát to bolo navrhnuté v 90. rokoch minulého storočia, ale nový výskum je prvým praktickým spôsobom, ako to dosiahnuť.

„Najprv sme odstránili drôt vedľa quidov a potom sme prišli s novým spôsobom, ako dodávať magnetické riadiace polia mikrovlnnej frekvencie v celom systéme. V zásade by sme teda mohli poskytnúť kontrolné polia až do štyroch miliónov libier,“ povedal lekár. Pla

Vedci pridali do kremíkového čipu novú zložku, kryštálový hranol nazývaný dielektrický rezonátor, ktorý slúži na centrovanie vlnových dĺžok mikrovln v malom meradle.

Dielektrický rezonátor skracuje vlnovú dĺžku pod jeden milimeter, takže je teraz efektívnejšie prevádzať mikrovlnný výkon na magnetické pole, ktoré riadi rotácie všetkých odchodov.

„Sú tu dve hlavné inovácie. Po prvé, skutočnosť, že nevytvárame príliš veľa tepla, znamená, že nemusíme používať príliš veľa energie, aby sme získali silné jazdné pole pre pole. Pole naprieč čipom je veľmi jednotné, aby milióny libier mali rovnakú úroveň kontroly. “

Doktor Bla dodal, že experimenty tímu, ktoré mu umožnili kontrolovať milióny libier naraz, boli úspešné, ale „pred tým, ako sa procesorom vyrobí jeden milión libier“, je potrebné vyriešiť technické výzvy.