Jurutera kuantum dari UNSW Sydney telah menghilangkan halangan besar yang menghalangi cara komputer kuantum menjadi kenyataan. Mereka menemui teknik baru yang mereka katakan mampu mengendalikan berjuta-juta spin qubit - unit asas maklumat dalam pemproses kuantum silikon.
Sehingga kini, jurutera dan saintis komputer kuantum telah bekerja dengan model pemproses kuantum bukti-bukti dengan menunjukkan kawalan hanya segelintir qubit.
Tetapi pasukan telah menemui apa yang mereka anggap sebagai "potongan jigsaw yang hilang" dalam seni bina komputer kuantum yang seharusnya memungkinkan kawalan berjuta-juta qubit yang diperlukan untuk pengiraan yang sangat rumit.
Pasukan penyelidik ingin mengatasi masalah yang telah membendung saintis komputer kuantum selama beberapa dekad — bagaimana mengendalikan bukan hanya beberapa tetapi berjuta-juta qubit tanpa mengambil ruang berharga dengan lebih banyak pendawaian, yang menggunakan lebih banyak elektrik dan menghasilkan lebih banyak haba.
Sehingga tahap ini, mengawal qubit putaran elektron bergantung pada kami memberikan medan magnet gelombang mikro dengan meletakkan arus melalui wayar tepat di sebelah qubit.
Ini menimbulkan beberapa tantangan nyata jika kita ingin meningkatkan hingga jutaan qubit yang diperlukan oleh komputer kuantum untuk menyelesaikan masalah yang signifikan secara global, seperti reka bentuk vaksin baru.
Mula-mula, medan magnet jatuh dengan sangat cepat dengan jarak, jadi kita hanya dapat mengawal qubit yang paling dekat dengan wayar. Ini bermakna kita perlu menambah lebih banyak kabel semasa kita membawa lebih banyak qubit, yang akan memakan banyak harta tanah di cip.
Dan kerana cip mesti beroperasi pada suhu sejuk beku, di bawah -270 ° C, Dr. Pla mengatakan bahawa memperkenalkan lebih banyak wayar akan menghasilkan terlalu banyak haba dalam cip, mengganggu kebolehpercayaan qubit.
Momen bola lampu
Penyelesaian untuk masalah ini melibatkan penyusunan semula struktur cip silikon sepenuhnya.
Daripada mempunyai ribuan wayar kawalan pada cip silikon bersaiz thumbnail yang sama yang juga perlu memuat berjuta-juta qubit, pasukan melihat kemungkinan menghasilkan medan magnet dari atas cip yang dapat memanipulasi semua qubit secara serentak.
Idea untuk mengendalikan semua qubit secara serentak pertama kali diajukan oleh para saintis pengkomputeran kuantum pada tahun 1990-an, tetapi setakat ini, tidak ada yang berjaya melakukan kaedah praktikal untuk melakukannya, hingga sekarang.
“Mula-mula kami melepaskan wayar di sebelah qubit dan kemudian menemukan cara baru untuk menyampaikan medan kawalan magnet frekuensi gelombang mikro di seluruh sistem. Jadi pada prinsipnya, kami dapat memberikan bidang kontrol hingga empat juta qubit, ”kata tim Penyelidik.
Pasukan ini memperkenalkan komponen baru tepat di atas cip silikon - sebuah prisma kristal yang disebut sebagai resonator dielektrik. Apabila gelombang mikro diarahkan ke resonator, ia memfokuskan panjang gelombang gelombang mikro ke ukuran yang jauh lebih kecil.
Resonator dielektrik mengecilkan panjang gelombang di bawah satu milimeter, jadi sekarang kita mempunyai penukaran daya gelombang mikro yang sangat efisien ke medan magnet yang mengawal putaran semua qubit.
Terdapat dua inovasi utama di sini. Yang pertama adalah kita tidak perlu menggunakan banyak kekuatan untuk mendapatkan medan penggerak yang kuat untuk qubit, yang sangat bermakna kita tidak menghasilkan banyak haba. Yang kedua adalah bahawa bidang sangat seragam di seluruh cip, sehingga berjuta-juta qubit semua mengalami tahap kawalan yang sama.
Pasukan Quantum
Walaupun pasukan telah membangunkan resonator prototaip teknologi, mereka tidak mempunyai qubit silikon untuk mengujinya. Oleh itu, dia bercakap dengan rakan kejuruteraannya di UNSW yang pasukannya sejak sedekad lalu menunjukkan logik kuantum yang pertama dan paling tepat menggunakan teknologi pembuatan silikon yang sama yang digunakan untuk membuat cip komputer konvensional.
Setelah hanya diimpikan pada tahun 1980-an, komputer kuantum yang menggunakan ribuan qubit untuk menyelesaikan masalah kepentingan komersial sekarang mungkin kurang dari satu dekad lagi. Di luar itu, mereka diharapkan dapat membawa kekuatan baru untuk menyelesaikan tantangan global dan mengembangkan teknologi baru kerana kemampuan mereka untuk memodelkan sistem yang sangat kompleks.
Perubahan iklim, reka bentuk ubat dan vaksin, penyahkodan kod dan kecerdasan buatan semua mendapat manfaat daripada teknologi pengkomputeran kuantum.
Memandang ke hadapan
Selanjutnya, pasukan merancang untuk menggunakan teknologi baru ini untuk mempermudah reka bentuk pemproses kuantum silikon jangka pendek.
Melepaskan wayar kawalan on-chip membebaskan ruang untuk qubit tambahan dan semua elektronik lain yang diperlukan untuk membina pemproses kuantum. Ini menjadikan tugas untuk melangkah ke tahap berikutnya untuk menghasilkan peranti dengan puluhan qubit lebih mudah.
Walaupun terdapat cabaran kejuruteraan yang harus diselesaikan sebelum prosesor dengan sejuta qubit dapat dibuat, kami sangat gembira dengan fakta bahawa kami sekarang mempunyai cara untuk mengatasinya.
ELE Kali
-
ELE Kalihttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsGlobal Chip Crunch Mungkin Berlanjutan hingga 2023 kata Ketua Pegawai Eksekutif Infineon
-
ELE Kalihttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsMenggunakan Algoritma Pembelajaran Dalam untuk Memberikan 'Green Wave' kepada Penunggang basikal pada Isyarat Lalu Lintas
-
ELE Kalihttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsIndia Menginovasikan Teknologi yang Menjana Hidrogen Secara Langsung dari Sisa Pertanian
-
ELE Kalihttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsKajian Mengatakan 'Hidrogen Biru' Mungkin Buruk Iklim