Кремнієвий дизайн квантового комп'ютерного чипа може дійсно працювати
Кремнієві квантові чипи
Дослідники з усього світу невпинно працюють з квантовими взаємодіями з працюючими комп'ютерними чипами. Після трьох десятиліть досліджень ми можемо опинитися на межі можливого квантування. Нещодавно інженери з Університету Нового Південного Уельсу (UNSW) використовували кремній для розробки квантових комп'ютерних чипів.
Новий дизайн чіпів, опублікований в журналі Nature Communications, перетворює традиційні кремнієві мікропроцесори з їх унікальною архітектурою. У цій конструкції використовуються напівпровідникові компоненти, які є основою для більшості сучасних мікросхем, відомих як CMOS (комплементарні метал-оксид-напівпровідники) для виконання квантових обчислень.
Проект був створений Ендрю Дзураком, директором Австралійського національного виробничого фонду в Університеті Нового Південного Уельсу (UNSW), і провідним автором доповіді доктором Менно Велдхорстом, науковим співробітником UNSW, коли була завершена концептуальна робота.
«Ми часто думаємо про посадку на Місяць як найбільше технологічне диво людства», - сказав Дзурак в прес-релізі. «Але створення мікропроцесорного чипа з мільярдним операційним пристроєм, об'єднаним разом для роботи як симфонія, - яке ви можете носити в кишені! - вражаюче технічне досягнення, і це революція в сучасному житті».
Коли справа доходить до майбутнього і потенціалу квантових обчислень, Дзурак продовжував: «Ми знаходимося на порозі іншого технологічного ривка, який може бути настільки ж глибоким і перетворює. Але повний інженерний проект для реалізації цього на одному чипі був невловимим. Я думаю, що те, що ми розробили в UNSW, робить це можливим».
Найголовніше, що команда UNSW вважає, що їх новий дизайн квантових кристалів може бути виготовлений на сучасному заводі з виробництва напівпровідників, а це означає, що не буде потрібно нова інфраструктура для їх широкого впровадження і застосування.
На краю
Одним з постійних перешкод в квантових обчисленнях є здатність комп'ютерних чипів. Для функціонування квантового комп'ютера необхідно зібрати ці мікросхеми з мільйонами кубітів - бітів, які працюють з тією ж концепцією, що і виконавчі біти, які запускають ваш комп'ютер, сигналізуючи або 0, або 1, за винятком того, що кубіт може існувати як 0, 1 , або як обидва цих потенційних стану відразу. Проте до цих пір було складно зібрати більше десятка кубітів на чип.
Цей новий проект спрямований на подолання цього, включаючи традиційні елементи з новим дизайном для досягнення того, чого раніше не було зроблено.
В команді використовувалися звичайні кремнієві транзисторні перемикачі, які «включали» кубіти в двовимірної платформі. Вони також використовували протокол вибору «слово» і «біт» на основі сітки, який аналогічний тому, як біти вибираються в традиційній системі. Але Дзурак додав в прес-релізі: «Наш чип-план включає в себе новий тип коду для виправлення помилок, розроблений спеціально для спінових кубітів, і включає в себе складний протокол операцій на мільйонах кубітів».
Це знаменує першу спробу підгонки на один чип, всі звичайні схеми кремнію, необхідні для читання мільйонів кубітів, що беруть участь в квантових обчисленнях.
Отже, ми офіційно досягли квантових обчислень? Не зовсім. Це все ще ранній дизайн, і автори визнають, що, ймовірно, подальші модифікації дизайну можуть бути навіть до початкового виробництва.
Незважаючи на виконану роботу, цей проект як і раніше є величезним досягненням в шляху до створення доступних квантових обчислень. Коли квантові обчислення можуть бути досягнуті, а потім розширені до того місця, де воно відкрито, комерційно доступно, життя, яу ми його знаємо, має потенціал для зміни. Квантові обчислення обіцяють відповісти на деякі з найбільш, здавалося б, неможливих питань про нашого всесвіту, а також зробити пристрої, які ми використовуємо нескінченно більш надійно завдяки потужній налагодженні.
Ця конструкція - всього лише один крок, але це важливий крок до квантовому майбутньому.
Література: Фізика, природа
