Inženjeri rešavaju decenijski problem u dizajnu kvantnih računara

Kvantni inženjeri iz UNSW Sidney-a rešili su problem koji decenijama zbunjuje naučnike.

Naučnici pronašli „deo slagalice koji nedostaje“

Problem se sastoji u pitanju – kako pouzdano kontrolisati milione kubita u silikonskom kvantnom računarskom čipu, bez gubitka dragocenog prostora dodatnim ožičenjem. Ovo pitanje je predstavljalo značajnu prepreku razvoju kvantnog računara pune veličine, ali je sada prevaziđeno zahvaljujući inženjerima koji su razvili novu tehniku sposobnu da kontroliše milione spin kubita istovremeno. Do ovog trenutka, kontrole elektronskih spin-kubita oslanjale su se na nas da isporučujemo mikrotalasna magnetna polja stavljanjem struje kroz žicu pored kubita, rekao je vođa tima dr Jarryd Pla, u saopštenju za javnost univerziteta.

Prvo, magnetna polja vrlo brzo opadaju s udaljenošću, tako da možemo kontrolisati samo one kubite najbliže žici. To znači da bismo morali dodavati sve više i više žica kako unosimo sve više kubita, što bi zauzimalo mnogo prostora na čipu, objasnio je Pla. Štaviše, pošto čip mora da radi na niskim temperaturama, dodavanje više žica generisalo bi previše toplote u čipu, što bi ugrozilo pouzdanost kubita. Tim tvrdi da je pronašao “deo slagalice koji nedostaje” u arhitekturi kvantnih računara u članku objavljenom u Science Advances, koji bi trebal da im omogući upravljanje milionima kubita potrebnih za izuzetno komplikovana izračunavanja. Njihovo rešenje zasnovano je na potpunom preispitivanju arhitekture silikonskih čipova: umesto da stavljaju hiljade kontrolnih žica na sićušni silicijumski uređaj koji takođe ima milione kubita, istraživači su istražili mogućnost korišćenja magnetnog polja generisanog iznad čipa za rad svih kubita u isto vreme.

Koncept kontrole svih kubita u isto vreme prvobitno su predložili stručnjaci za kvantno računarstvo devedesetih godina prošlog veka, navodi se u saopštenju za štampu, ali niko do danas nije pronašao održiv način da to učini. Inženjeri su rešenje ovog višedecenijskog problema pronašli dodavanjem nove komponente neposredno iznad silikonskog čipa – kristalne prizme poznate kao dielektrični rezonator. Trik je u tome što, kada se mikrotalasi usmere u rezonator, rezonator fokusira talasnu dužinu mikrotalasa na mnogo manju veličinu, pa inženjeri postižu „veoma efikasnu konverziju mikrotalasne snage u magnetno polje koje kontroliše obrtaje. svih kubita “.

Ovde postoje dve ključne inovacije, objasnio je Pla – prva je da ne moramo ulagati mnogo energije da bismo dobili snažno pogonsko polje za kubite, što presudno znači da ne stvaramo mnogo toplote. Drugo je da je polje uniformno, tako da svi milioni kubita doživljavaju isti nivo kontrole. Kada je testirana rezonatorska tehnologija, testovi su bili uspešni, a danas, zahvaljujući ovom razvoju, kvantni računari sa hiljadama kubita za rešavanje komercijalno značajnih pitanja mogu biti udaljeni manje od jedne decenije. Sledeći cilj tima je da iskoristi ovu novu tehniku da olakša projektovanje kratkoročnih silicijumskih kvantnih procesora. Kvantna računarska tehnologija ima potencijal da pomogne klimatskim promenama, razvoju lekova i vakcina, dešifrovanju koda i veštačkoj inteligenciji.

Izvor: Interestingengineering