Australijos komanda neseniai pademonstravo pagrindinį metalo oksido puslaidininkių (arba MOS) kvantinių kompiuterių pažangą. Jie parodė, kad jų dviejų kubitų vartai – loginės operacijos, apimančios daugiau nei vieną kvantinį bitą arba kubitą – 99 procentus laiko atlieka be klaidų. Šis skaičius yra svarbus, nes tai yra pagrindinė klaida, būtina atlikti klaidų taisymą, kuris, kaip manoma, būtinas norint sukurti didelio masto kvantinį kompiuterį. Be to, šie MOS pagrįsti kvantiniai kompiuteriai yra suderinami su esama CMOS technologija, todėl viename luste bus lengviau pagaminti daug kubitų nei naudojant kitus metodus.
„Sulaukti daugiau nei 99 procentų yra svarbu, nes daugelis mano, kad tai yra klaidų taisymo slenkstis, ta prasme, kad jei jūsų patikimumas yra mažesnis nei 99 procentai, visiškai nesvarbu, ką ketinate daryti taisydami klaidas. “ – sako Yuvalas Bogeris, kvantinių skaičiavimų įmonės „QuEra“ CCO ir nedalyvavęs darbe. „Jūs niekada neištaisysite klaidų greičiau, nei jos kaupiasi.
Lenktynėse dėl naudingo kvantinio kompiuterio kūrimo varžosi daug platformų. IBM, Google ir kiti kuria savo mašinas iš superlaidžių kubitų. Quantinuum ir IonQ naudoja atskirus įstrigusius jonus. „QuEra“ ir „Atom Computing“ naudoja neutraliai įkrautus atomus. Xanadu ir PsiQuantum lažinasi dėl fotonų. Sąrašas tęsiasi.
Naujajame rezultate Naujųjų Pietų banginių universiteto (UNSW) ir Sidnėjuje įsikūrusio startuolio „Diraq“ bendradarbiaujant su bendradarbiais iš Japonijos, Vokietijos, Kanados ir JAV buvo pasirinktas dar vienas metodas: pavienių elektronų gaudymas MOS įrenginiuose. „Mes stengiamės sukurti kubitus, kurie būtų kuo artimesni tradiciniams tranzistoriams“, – sako UNSW mokslinis bendradarbis Tuomo Tanttu, vadovavęs pastangoms.
Qubits, kurie veikia kaip tranzistoriai
Šie kubitai iš tiesų yra labai panašūs į įprastą tranzistorių, užblokuotą taip, kad kanale būtų tik vienas elektronas. Didžiausias šio metodo privalumas yra tas, kad jį galima gaminti naudojant tradicines CMOS technologijas, todėl teoriškai įmanoma padidinti iki milijonų kubitų viename luste. Kitas privalumas yra tai, kad MOS kubitai gali būti integruoti į lustą su standartiniais tranzistoriais, kad būtų supaprastinta įvestis, išvestis ir valdymas, sako Diraq generalinis direktorius Andrew Dzurak.
Tačiau šio požiūrio trūkumas yra tas, kad MOS kubitai istoriškai nukentėjo nuo skirtingų įrenginių skirtumų, todėl kubituose kilo didelis triukšmas.
„(MOS) kubitų jautrumas bus didesnis nei tranzistorių, nes tranzistoriuose vis tiek turite 20, 30, 40 elektronų, pernešančių srovę. Kubitiniame įrenginyje jūs tikrai turite vieną elektroną“, – sako Ravi Pillarisetty, vyresnysis „Intel“ kvantinės aparatinės įrangos inžinierius, kuris nedalyvavo darbe.
Komandos rezultatai ne tik parodė 99 procentų tikslią dviejų kubitų bandomųjų įrenginių vartų funkcionalumą, bet ir padėjo geriau suprasti skirtingų įrenginių kintamumo šaltinius. Komanda išbandė tris įrenginius su trimis kubitais. Be klaidų lygio matavimo, jie taip pat atliko išsamius tyrimus, siekdami išsiaiškinti pagrindinius fizinius mechanizmus, kurie prisideda prie triukšmo.
Tyrėjai nustatė, kad vienas iš triukšmo šaltinių buvo izotopinės priemaišos silicio sluoksnyje, kurios, kontroliuojamos, labai sumažino grandinės sudėtingumą, reikalingą įrenginiui paleisti. Kita pagrindinė triukšmo priežastis buvo nedideli elektrinių laukų svyravimai, greičiausiai dėl įrenginio oksido sluoksnio netobulumo. Tanttu teigia, kad tai gali pagerėti, kai iš švarios laboratorijos patalpos pereinama į liejyklos aplinką.
„Tai puikus rezultatas ir didžiulė pažanga. Ir manau, kad tai yra teisingos bendruomenės krypties nustatymas, kai reikia mažiau galvoti apie vieną atskirą įrenginį arba kažką demonstruoti atskirame įrenginyje, o ne ilgiau galvoti apie mastelio keitimo kelią“, – sako Pillarisetty.
Dabar iššūkis bus padidinti šiuos įrenginius iki daugiau kubitų. Vienas iš mastelio keitimo sunkumų yra reikalingas įvesties / išvesties kanalų skaičius. „Intel“ kvantinė komanda, kuri siekia panašios technologijos, neseniai sukūrė lustą, kurį jie vadina „Pando Tree“, siekdama išspręsti šią problemą. Pando Tree bus ant to paties pagrindo kaip ir kvantinis procesorius, todėl bus galima greičiau įvesti ir išvesti kubitus. „Intel“ komanda tikisi jį panaudoti, kad padidintų iki tūkstančių kubitų. „Daugelis mūsų požiūrio galvoja apie tai, kaip padaryti, kad mūsų kubito procesorius atrodytų panašesnis į šiuolaikinį procesorių? sako Pillarisetty.
Panašiai, Diraq generalinis direktorius Dzurak sako, kad jo komanda planuoja artimiausiu metu išplėsti savo technologijas iki tūkstančių kubitų per neseniai paskelbtą partnerystę su Global Foundries. „Su Global Foundries sukūrėme lustą, kuriame bus tūkstančiai šių (MOS kubitų). Ir jie bus sujungti naudojant klasikines tranzistorių grandines, kurias sukūrėme. Tai precedento neturinti kvantinių skaičiavimų pasaulyje“, – sako Dzurak.
Iš jūsų svetainės straipsnių
Susiję straipsniai visame internete