Isang 2D na hanay ng mga semiconductor qubit na gumana bilang isang kabuuan ng processor

Scheme ng isang quadbit quantum processor na ginawa gamit ang teknolohiya ng pagmamanupaktura ng semiconductor. May-akda: Nika Hendrix (QuTech)

Ang puso ng anumang computer, ang CPU nito, ay binuo gamit ang teknolohiyang semiconductor na may kakayahang tumanggap ng bilyun-bilyong mga transistor sa isang solong maliit na tilad. Ngayon ang mga mananaliksik mula sa pangkat ng Menno Veldhorst ng QuTech, isang pakikipagtulungan sa pagitan ng TU Delft at TNO, ay ipinapakita na ang teknolohiyang ito ay maaaring magamit upang lumikha ng isang dalawang-dimensional na hanay ng mga qubit upang gumana bilang isang kabuuan ng processor. Ang kanilang gawain, isang mahalagang milyahe para sa nasusukat na teknolohiya ng kabuuan, ay na-publish ngayon (Marso 24, 2021) sa Kalikasan.

Ang mga quantum computer ay may kakayahang malutas ang mga problema na hindi malulutas sa mga klasikal na computer. Habang ang kasalukuyang mga aparato ng kabuuan ay naglalaman ng dose-dosenang mga qubit – ang pangunahing gusali ng teknolohiya ng kabuuan – ang hinaharap na unibersal na kabuuan ng computer na may kakayahang magtrabaho kasama ang anumang dami ng algorithm ay malamang na binubuo ng milyon-milyong hanggang bilyun-bilyong qubits. Ang mga tuldok na Quantum ay nangangako na isang nasusukat na diskarte dahil maaari silang makilala gamit ang karaniwang mga pamamaraan ng pagmamanupaktura na semiconductor. Weldhorst: “Sa pamamagitan ng paglalagay ng apat na naturang qubits sa isang two-on-two grid, na nagpapakita ng pangkalahatang kontrol sa lahat ng mga qubit at nagtatrabaho kasama ang isang kadena ng kabuuan na sumasaklaw sa lahat ng mga qubit, gumawa kami ng isang mahalagang hakbang pasulong sa pagpapatupad ng isang naka-scale na diskarte sa computing ng kabuuan. “

Isang buong processor ng kabuuan

Ang mga electron na natagpuan sa mga tuldok na kabuuan, mga istraktura ng semiconductor na laki ng ilang mga sampung nanometers, ay pinag-aralan ng higit sa dalawang dekada bilang isang platform para sa pagkuha ng impormasyong pang-kabuuan. Sa kabila ng lahat ng mga pangako, ang pag-scale ng lampas sa dalawang-qubit na lohika ay mananatiling mailap. Upang mapagtagumpayan ang hadlang na ito, nagpasya ang mga pangkat ng Menna Weldhorst at Giordano Scapucci na gumawa ng isang ganap na magkakaibang diskarte at nagsimulang magtrabaho kasama ang mga butas (ibig sabihin, nawawalan ng mga electron) sa Alemanya. Gamit ang pamamaraang ito, ang parehong mga electrode na kinakailangan upang matukoy ang mga qubit ay maaari ding magamit upang makontrol at lituhin ang mga ito. “Hindi namin kailangang magdagdag ng malalaking karagdagang istraktura sa tabi ng bawat qubit upang ang aming qubits ay halos magkapareho sa isang transistor sa isang computer chip,” sabi ni Nika Hendrix, isang nagtapos na mag-aaral ng Manna Weldhorst group at ang unang may-akda ng artikulo . “Bilang karagdagan, nakakuha kami ng mahusay na kontrol at maaaring pagsamahin ang qubits sa kalooban, na pinapayagan kaming magprogram ng isa, dalawa, tatlo at apat na qubits, na nangangako ng napaka-compact na mga circuit ng kabuuan.”

Menna Weldhorst at Nika Hendrix

Ang Menna Weldhorst at Nika Hendrix ay nakatayo sa tabi ng pag-install kung saan matatagpuan ang germanium quantum processor. May-akda: Mariec de Lorin (QuTech)

2D ang susi

Matapos ang matagumpay na paglikha ng unang qubit-quantum dot sa 2019, ang bilang ng mga qubit sa kanilang mga chips ay tumataas bawat taon. “Apat na qubits ay hindi gumagawa ng isang unibersal na kabuuan ng computer sa lahat,” sabi ni Weldhorst. “Ngunit sa pamamagitan ng paglalagay ng mga qubits sa isang two-on-two grid, alam na namin kung paano makontrol at ipares ang mga qubit sa iba’t ibang direksyon.” Ang anumang makatotohanang arkitektura upang isama ang isang malaking bilang ng mga qubits ay nangangailangan ng kanilang pagkakaugnay sa dalawang sukat.

Alemanya bilang isang napaka-maraming nalalaman platform

Ang pagpapakita ng pang-apat na qubit na lohika sa Alemanya ay tumutukoy sa kasalukuyang antas ng patlang ng kabuuan ng tuldok at nagmamarka ng isang mahalagang hakbang patungo sa siksik at pinalawig na dalawang-dimensional na semiconductor qubit network. Kasabay ng pagiging tugma sa mga advanced na semiconductor na produkto germanium ay isang napaka maraming nalalaman na materyal. Mayroon itong mga nakagaganyak na pisikal na katangian tulad ng bonding ng orbit-orbit, at maaaring makipag-ugnay sa mga materyales tulad ng superconductors. Samakatuwid ang Germanium ay itinuturing na isang mahusay na platform sa maraming mga teknolohiya ng kabuuan. Weldhorst: “Ngayong alam na natin kung paano makagawa ng germanium at pamahalaan ang isang hanay ng mga qubit, maaaring magsimula talaga ang dami ng impormasyon sa germany.”

Sanggunian: “Quadrangular Quantum Processor ng Alemanya” ni N. W. Hendrix, W. I. Laurie, M. Rousseau, F. van Riegelen, S. L. de Sno, R. N. Schouten, A. Samak, G. Skapuchi at M. Veldhorst, Marso 24, 2021, Kalikasan.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03332-6

Pagpopondo: Ang pag-aaral ay suportado ng NWO, ang Dutch Research Council.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.