Para ilmuwan telah mengembangkan jenis chip komputer baru yang menghilangkan hambatan penting komputer kuantum, memungkinkan penempatan jutaan orang Qubit dan sistem kontrolnya pada perangkat yang sama.
Chip kontrol baru bekerja pada suhu cryogenic yang dekat dengan Nol absolut (Sekitar 459,67 derajat Fahrenheit, atau kurang 273,15 derajat Celcius) dan, yang terpenting, dapat ditempatkan di dekat Qubit tanpa mengganggu status kuantum Anda.
“Hasil ini telah lebih dari satu dekade dalam penciptaan, membangun pengetahuan untuk merancang sistem elektronik yang menghilangkan sejumlah kecil daya dan beroperasi dekat nol absolut”, peneliti utama David ReillyProfesor Institut Nano di University of Sydney dan School of Physics, katanya dalam sebuah pernyataan.
Para ilmuwan menggambarkan hasilnya sebagai “tes prinsip vital” untuk mengintegrasikan komponen kuantum dan klasik dalam chip yang sama, langkah penting menuju jenis prosesor praktis dan terukur yang diperlukan untuk mewujudkan komputasi kuantum. Para peneliti menerbitkan temuan mereka pada 25 Juni di majalah Nature.
Qubit adalah kuantum Setara dengan bit biner yang ditemukan di komputer klasik saat ini. Namun, di mana bit klasik dapat mewakili 0 atau 1, qbit dapat ada di “tumpang tindih“Dari kedua negara. Hal ini memungkinkan komputer kuantum untuk melakukan beberapa perhitungan secara paralel, yang membuat mereka mampu memecahkan masalah jauh di luar jangkauan komputer saat ini.
Putar qubit, jenis qbit yang mengkode informasi status rotasi elektron, Mereka telah membangkitkan minat para ilmuwan karena mereka bisa dibangun menggunakan Teknologi logam-oksida-semikonduktor komplementer (CMOS).
Ini adalah proses yang sama yang digunakan untuk memproduksi chip yang ditemukan di smartphone dan PC modern. Secara teori, ini membuat rotasi qubit lebih mudah diproduksi pada skala, karena masuk ke metode manufaktur normal.
Komputer kuantum lainnya menggunakan berbagai jenis qubit, termasuk superkonduktor, fotonik salah satu ion ion Qubit. Tetapi tidak seperti jenis -jenis lain ini, chip rotasi dapat dibuat dalam skala besar menggunakan peralatan yang ada.
Namun, rotasi qubit harus dipertahankan pada suhu di bawah 1 Kelvin (tepat di atas nol absolut) untuk mempertahankan “koherensi.” Ini adalah kemampuan qbit untuk mempertahankan tumpang tindih dan menjerat Seiring waktu, dan apa yang diperlukan untuk membuka kunci daya pemrosesan paralel yang membuat komputasi kuantum begitu menjanjikan. Giro qubit juga membutuhkan peralatan elektronik untuk mengukur dan mengendalikan aktivitasnya.
“Ini akan membawa kita dari ruang lingkup komputer kuantum sebagai mesin laboratorium yang menarik ke tahap di mana kita dapat mulai menemukan masalah dunia nyata yang dapat diselesaikan oleh perangkat ini untuk kemanusiaan,” tambah Reilly.
Jalan menuju satu juta chip
Integrasi elektronik yang diperlukan untuk mengontrol dan mengukur qubit rotasi telah meningkatkan tantangan untuk waktu yang lama, karena bahkan sejumlah kecil panas atau gangguan listrik dapat mengubah keadaan kuantum rapuh qubil.
Tetapi chip CMOS yang dipersonalisasi baru ini dirancang untuk berfungsi dalam lingkungan kriogenik dan tingkat daya yang sangat rendah, yang berarti dapat diintegrasikan ke dalam chip bersama dengan qubit tanpa memperkenalkan kebisingan termal atau listrik yang sebaliknya akan mengganggu koherensi.
Dalam pengujian, para peneliti mengeksekusi operasi gerbang tunggal dan dua umpan dengan chip kontrol ditempatkan kurang dari 1 milimeter (0,04 inci) qubit. Chip kontrol tidak memperkenalkan kebisingan listrik yang terukur dan tidak menyebabkan penurunan presisi, stabilitas atau koherensi, kata para peneliti.
Selain itu, chip kontrol hanya mengkonsumsi 10 microwave (0,00001 watt) secara total, dengan komponen analog, digunakan untuk mengontrol qubit dengan pulsa listrik, menggunakan 20 nanowatios (0,00000002 watt) oleh Megegertz.
“Ini memvalidasi harapan bahwa qubit dapat dikontrol pada skala mengintegrasikan elektronik kompleks pada suhu cryogenic,” kata Reilly.
“Ini akan membawa kita dari ruang lingkup komputer kuantum seperti mesin laboratorium yang menarik ke tahap di mana kita dapat mulai menemukan masalah dunia nyata yang dapat diselesaikan oleh perangkat ini untuk kemanusiaan,” tambahnya.
“Kami melihat lebih banyak kegunaan yang beragam untuk teknologi ini, yang mencakup sistem deteksi jangka pendek ke pusat data di masa depan.”
Temuan ini dapat menghasut lebih banyak peneliti untuk mengeksplorasi kekuatan rotasi qubit.
“Sekarang kami telah menunjukkan bahwa Milli-Kelvin tidak menurunkan kinerja pintu kuantum dari satu dan dua chitos, kami berharap banyak yang akan melanjutkan kepemimpinan kami”, rekan penulis penelitian ini Kushal DasKuantum Darurat Senior dan Insinyur Peneliti di University of Sydney yang merancang chip, katanya dalam pernyataan itu.
“Untungnya bagi kami, ini tidak begitu mudah, tetapi membutuhkan waktu bertahun -tahun untuk mengembangkan pengetahuan dan pengalaman untuk merancang elektronik kriogenik kebisingan rendah yang hanya membutuhkan sejumlah kecil daya.”
