Революційне відкриття наближає чіпи квантових обчислень на мільярд кубітів

Австралійські інженери відкрили новий спосіб точного керування окремими електронами, розташованими у квантових точках, які запускають логічні ворота. Більше того, новий механізм є менш громіздким і вимагає меншої кількості деталей, що може виявитися важливим для створення масштабних кремнієвих квантових комп’ютерів. Випадкове відкриття, зроблене інженерами стартапу з квантових обчислень Diraq і UNSW Sydney, детально описано 12 січня в журналі Nature Nanotechnology.

«Це був абсолютно новий ефект, якого ми ніколи раніше не бачили, і який ми спочатку не зовсім розуміли», — сказав провідний автор д-р Вілл Гілберт, інженер квантових процесорів у Diraq, компанії UNSW, яка базується в Сіднеї. кампус. «Але швидко стало зрозуміло, що це новий потужний спосіб керування обертанням у квантовій точці. І це було дуже захоплююче».

Логічні вентилі є основним будівельним блоком усіх обчислень; вони дозволяють «бітам» – або двійковим цифрам (0 і 1) – працювати разом для обробки інформації. Однак квантовий біт (або кубіт) існує в обох цих станах одночасно, стан, відомий як «суперпозиція». Це дозволяє використовувати безліч обчислювальних стратегій – деякі експоненціально швидші, інші діють одночасно – які виходять за межі класичних комп’ютерів. Самі кубіти складаються з «квантових точок», крихітних нанопристроїв, які можуть захоплювати один або кілька електронів. Для проведення обчислень необхідний точний контроль над електронами.

Використання електричних, а не магнітних полів

Експериментуючи з різними геометричними комбінаціями пристроїв розміром лише мільярдні частки метра, які контролюють квантові точки, разом із різними типами мініатюрних магнітів і антен, які керують їх роботою, доктор Туомо Танту натрапив на дивний ефект.

«Я намагався справді точно керувати двокубітним шлюзом, перебираючи багато різних пристроїв, дещо інші геометрії, різні стеки матеріалів і різні методи керування», — згадує доктор Тантту, інженер з вимірювань у Diraq. «Потім вискочила ця дивна вершина. Здавалося, що швидкість обертання одного з кубітів прискорюється, чого я ніколи не бачив за чотири роки проведення цих експериментів».

Пізніше інженери зрозуміли, що він виявив новий спосіб маніпулювання квантовим станом окремого кубіта за допомогою електричних полів, а не магнітних полів, які вони використовували раніше. З моменту відкриття у 2020 році інженери вдосконалювали цю техніку, яка стала ще одним інструментом у їхньому арсеналі для реалізації амбіцій Diraq щодо створення мільярдів кубітів на одному чіпі.