Isang mahalagang hakbang sa paglikha ng isang computer na kabuuan na gumagamit ng mga transistor bilang qubits

Ang isa sa mga hadlang sa pag-unlad sa paghahanap ng isang gumaganang computer na kabuuan ay ang mga gumaganang aparato na pumapasok sa isang computer na kabuuan at magsagawa ng aktwal na mga kalkulasyon – qubits, sa ngayon ay ginawa ng mga unibersidad at sa maliit na bilang. Ngunit sa mga nagdaang taon, isang pan-European na pakikipagtulungan sa pakikipagsosyo sa pinuno ng microelectronics ng Pransya na CEA-Leti ay nag-aaral ng pang-araw-araw na mga transistor, na bilyun-bilyong naroroon sa lahat ng aming mga mobile phone, para magamit bilang qubits.

Ang kumpanya ng Pransya na Leti ay gumagawa ng mga higanteng waffle na puno ng mga aparato, at pagkatapos ng mga sukat, natagpuan ng mga siyentista mula sa Niels Bohr Institute ng University of Copenhagen na ang mga kagamitang pang-industriya na ito ay angkop bilang isang platform para sa mga qubit na may kakayahang lumipat sa ikalawang sukat, isang makabuluhang hakbang para sa isang gumaganang computer na kabuuan. Ngayon ang resulta ay nai-publish sa Mga komunikasyon ng kalikasan.

Ang mga tuldok na Quantum sa isang dalawang-dimensional na array ay isang hakbang pasulong

Ang isa sa mga pangunahing tampok ng mga aparato ay isang dalawang-dimensional na hanay ng mga dami ng tuldok. Mas tiyak, dalawa sa pamamagitan ng dalawang sala-sala na mga tuldok na kabuuan. “Ipinakita namin na maaari naming ipatupad ang kontrol ng unit electron sa bawat isa sa mga tuldok na ito. Napakahalaga nito para sa pagpapaunlad ng mga qubit, dahil ang isa sa mga posibleng paraan upang lumikha ng qubits ay ang paggamit ng pag-ikot ng isang electron. Kaya, ang pagkamit ng layuning ito ng pagkontrol ng mga solong electron at magawa ito sa isang 2D na hanay ng mga tuldok na kabuuan ay naging napakahalaga sa amin, “sabi ni Fabio Ansaloni, isang dating mag-aaral na nagtapos, ngayon ay isang kapwa postdoctoral sa Quantum Devices Center, NBI.

2D na hanay ng mga tuldok ng kabuuan

(a) Pag-scan ng elektronikong imahe ng isa sa mga aparato ng kabuuan na tuldok na ginawa ng pandayan. Ang apat na mga tuldok na kabuuan ay maaaring mabuo sa silikon (madilim na kulay-abo) gamit ang apat na independiyenteng mga control wire (light grey). Ang mga wires na ito ay mga control knobs na nagpapahintulot sa tinatawag na mga shutter ng kabuuan. (b) Scheme ng isang dalawang-dimensional na aparato ng array. Ang bawat Qubit (pulang bilog) ay maaaring makipag-ugnay sa pinakamalapit na kapit-bahay nito sa isang dalawang-dimensional na network at i-bypass ang Qubit, na nabigo para sa isang kadahilanan o iba pa. Ito ay isang setting na nangangahulugang “pangalawang dimensyon”. May-akda: Fabio Ansaloni

Ang paggamit ng mga electron spinons ay napatunayan na maging kapaki-pakinabang para sa pagsasakatuparan ng mga qubits. Sa katunayan, ang kanilang “tahimik” na likas na katangian ay ginagawang mahina ang mga likuran sa isang maingay na kapaligiran, na isang mahalagang kinakailangan para sa paggawa ng lubos na mahusay na mga qubit.

Napatunayan na ang pagpapalawak ng mga processor ng kabuuan ng computer sa pangalawang sukat ay mahalaga para sa mas mahusay na pagpapatupad ng mga pamamaraan sa pagwawasto ng error sa kabuuan. Ang pagwawasto ng error sa kabuuan ay magpapahintulot sa mga computer sa kabuuan na makatiis ng mga pagkakamali patungkol sa mga indibidwal na pagkabigo ng qubit sa panahon ng pagkalkula.

Ang halaga ng produksyong pang-industriya

Associate Professor of the Center for Quantum Instruments, NBI, Anasua Chatterjee nagdadagdag: “Ang orihinal na ideya ay upang lumikha ng isang hanay ng mga spin qubits, paglulubog sa mga solong electron at ang kakayahang kontrolin at ilipat ang mga ito. Sa ganitong diwa, napakahusay na naihatid ni Letty ang mga sample Maraming kredito ang napupunta sa pan-European consortium ng mga proyekto at mapagbigay na pagpopondo ng EU, na tumutulong sa amin na dahan-dahang lumipat mula sa isang dami ng tuldok na may isang electron hanggang dalawang electron at ngayon sa isang dalawang-dimensional na array. ang layunin ay dahil nagsisimula itong magmukhang kung ano ang kinakailangan upang makabuo ng isang computer na kabuuan. Kaya’t si Letty ay nasangkot sa isang bilang ng mga proyekto sa mga nakaraang taon na lahat ay nag-ambag sa resulta na iyon. “

Ang kredito para sa pagkuha nito ay napupunta sa maraming mga proyekto sa buong Europa

Ang pag-unlad ay unti-unti. Noong 2015, pinamamahalaang gawin ng mga mananaliksik sa Grenoble ang unang spin qubit, ngunit ito ay batay sa mga butas sa halip na mga electron. Noon, ang pagganap ng mga aparato na ginawa sa “hole mode” ay hindi optimal, at ang teknolohiya ay napabuti, kaya ngayon ang mga aparato ng NBI ay maaaring magkaroon ng dalawang-dimensional na mga array sa solong electron mode. Ang pag-unlad ay tatlong beses, ipinaliwanag ng mga mananaliksik: “Una, ang paggawa ng mga aparato sa mga pang-industriya na pandayan ay isang pangangailangan. Ang kakayahang sukatin ng modernong pang-industriya na proseso ay napakahalaga habang nagsisimula kaming gumawa ng mga malalaking array, halimbawa, para sa maliit na mga simulator ng kabuuan. Pangalawa, para sa upang lumikha ng isang computer na kabuuan kailangan mo ng isang array sa dalawang sukat at isang paraan upang ikonekta ang labas ng mundo sa bawat qubit. Kung mayroon kang 4-5 na koneksyon bawat qubit, mabilis kang makakakuha ng isang hindi makatotohanang bilang ng mga wire na lalabas sa mababang temperatura mode. Ngunit ano nagawa naming ipakita – ito ay maaari kaming magkaroon ng isang gate bawat electron at maaari mong basahin at kontrolin ang parehong gate. Sa wakas, gamit ang mga tool na ito, nagawa naming ilipat at palitan ang mga solong electron sa paligid ng array sa isang kontroladong pamamaraan ay problema. “

Ang dalawang-dimensional na pag-array ay maaaring mamahala ng mga error

Ang pamamahala ng mga error na nangyayari sa mga aparato ay isang kabanata mismo. Ang mga computer na ginagamit namin ngayon ay nagbibigay ng maraming mga bug, ngunit naayos ang mga ito sa tinatawag na paulit-ulit na code. Sa isang normal na computer, maaari kang magkaroon ng impormasyon sa alinman sa 0 o 1. Upang matiyak na ang resulta ng pagkalkula ay tama, inuulit ng computer ang pagkalkula, at kung ang isang transistor ay nagkamali, naitama ito ng isang simpleng karamihan. Kung ang karamihan sa mga kalkulasyon na isinagawa sa iba pang mga transistors ay tumuturo sa 1 sa halip na 0, ang resulta ay 1. Hindi ito posible sa isang computer na kabuuan, dahil hindi ka makakagawa ng isang eksaktong kopya ng qubit, kaya’t iba ang paggana ng pagwawasto ng error sa kabuuan: sa modernong pisikal Ang mga qubits ay wala pang mababang rate ng error, ngunit kung ang mga ito ay sapat na pinagsama sa isang 2D na hanay, mapapanatili nila ang isa’t isa sa ilalim ng kontrol, upang magsalita. Ito ay isa pang bentahe ng ipinatupad na 2D array.

Ang susunod na hakbang sa yugtong ito

Ang mga resulta, na isinagawa sa Niels Bohr Institute, ay nagpapakita na posible na makontrol ang mga solong electron at magsagawa ng isang eksperimento sa kawalan ng isang magnetic field. Kaya, ang susunod na hakbang ay upang maghanap ng mga pag-ikot – lagda ng pag-ikot – sa pagkakaroon ng isang magnetic field. Napakahalaga nito para sa pagpapatupad ng solong at dobleng gate ng qubit sa pagitan ng mga solong qubit sa isang array. Ipinakita ng teorya na para sa unibersal na pagkalkula ng kabuuan, ang isa at dalawang mga qubit gate, na tinawag na isang kumpletong hanay ng mga quantum gate, ay sapat.

Sanggunian: “Ang mga pagpapatakbo ng isang elektron sa isang gawa-gawa na hanay ng mga tuldok na dami” Fabio Ansaloni, Anasua Chatterdi, Georgy Boguslavsky, Benoit Bertrand, Luis Hutin, Maud Vine at Ferdinand Kemmet, Disyembre 16, 2020, Mga komunikasyon ng kalikasan.
DOI: 10.1038 / s41467-020-20280-3

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

82% ng Mga Tao na Na-ospital Sa COVID-19 Bumuo ng Mga Neurological Problems

Isinasaalang-alang ang tomography ng utak. Ang mga pasyente na may mga karamdaman na nagpapahiwatig ng neurological ay kasangkot COVID-19 anim na beses na mas malamang...

“Gobsmacked” – Ang Melanie Wood ng Harvard ay Naging Unang Babae na Nanalo ng $ 1M Waterman Award sa Math

Si Melanie Wood ang unang babaeng nanalo ng isang Waterman Award sa matematika. Kredito: Stephanie Mitchell / Harvard Staff Photographer Kinikilala para sa mga...

Bagong Pagong na Natagpuan sa Huling Cretaceous ng Madagascar

Ang pagbabagong-tatag ng buhay ng Sahonachelys mailakavava, umaatake sa Madagascan na palaka tadpoles na si Belzebufo ay nagprotesta gamit ang isang espesyal na diyeta...

Natuklasan ng mga siyentista na ang loob ng Saturn – ang makapal na layer ng helium – ay nakakaapekto sa magnetic field ng mga...

Ang magnetikong patlang ni Saturn na nakikita sa itaas. Credit-Ancate Barrick / Jones Hopkins University Ginagaya ng mga mananaliksik ang mga kondisyong kinakailangan para...

Lumilikha ang mga mananaliksik ng cybersecurity ng mas mahusay na kanaryo – gamit ang AI upang lumikha ng pekeng mga dokumento

Ang bagong artipisyal na sistema ng katalinuhan ay lumilikha ng mga pekeng dokumento upang linlangin ang mga kalaban. Sa panahon ng World War II, ang...

Newsletter

Subscribe to stay updated.