Метод микроволнового Qubit Creation способ для крупномасштабных квантовых компьютеров
Исследователи из Университета Сассекса создали новый метод производства и контроля кубитов - и это привело к первому действительно доступному плану для реального квантового компьютера, изготовленного из доступных технологий.
Квантовые компьютеры будут играть жизненно важную роль в обществе, поскольку они обеспечат значительное сокращение вычислительных времен, эффективное решение алгоритмов и повышение безопасности. Но если квантовые компьютеры настолько велики и пользуются большим спросом, почему они недоступны? // arstechnica.com/science/2010/01/a-tale-of-two-qubits-how-quantum-computers-work/ "target = "_ blank"> кубиты хранят квантовую информацию. До сих пор кубиты обычно создавались в лабораториях с использованием различных методов и различных материалов.
Создание Qubit и изучение таких понятий, как квантовая запутанность, до сих пор были возможны только в контролируемых пространствах лабораторий. Но исследователи из Университета Сассекса пытаются вывести квантовые компьютерные технологии из области академических кругов и в руки исследователей повсюду.
Создание Qubit: напряжение вместо лазеров
Хотя существует несколько методов создания кубитов и выполнения квантовых вычислений, один из методов, который показывает значительные перспективы, - использование захваченных ионов. Обычно два лазера направлены на отдельный ион, который создает захваченный ион (т. Е. Заряженный атом), который может быть использован как кубит. Однако для каждого кубита необходимы два лазера, что означает, что квантовый компьютер с любыми реальными энергетическими миллиардами кубитов - потребует миллиардов лазеров, что явно нецелесообразно.
Тем не менее, именно здесь, в Сауссексском университете, в качестве исследователей найден новый метод производства, который действительно может быть искрою для запуска гонки на компьютерном компьютере.
Лазеры обычно используются для создания кубитов. Изображение предоставлено astroshots24
Исследователи из Университета Сассекса успешно создали кубиты, не требуя, чтобы лазерные пары фокусировались на ионах. Вместо этого ионы, которые сидят поверх «квантового чипа», подвергаются как градиенту магнитного поля, так и микроволновому полю. Затем отдельные ионы могут перемещаться в направлении и от других ионов на кристалле с использованием напряжений. Это движение ионов имеет решающее значение в конструкции, поскольку движение ионов позволяет кубитам взаимодействовать друг с другом или разделяться.
Эту работу возглавил профессор Винфрид Хенсингер и д-р Себастьян Вайдт в исследовательской группе Ion Quantum Technology в Центре квантовых технологий в Сассексе.
Профессор Хенсингер и доктор Вайдт. Изображение предоставлено Университетом Сассекса
Управление напряжением имеет три основных уровня напряжения, которые могут заставить ионы выполнять три различные функции. Самое низкое напряжение заставляет ион не выполнять никакой логической функции, второе напряжение заставляет ион стать квантовым затвором с одним входом, а третье напряжение заставляет ион взаимодействовать с соседним ионом и превращаться в квантовый затвор с двумя входами. По мнению команды, квантовый чип ведет себя скорее как ПЛИС, чем процессор с программируемыми воротами.
Что делает этот проект очень важным, так это то, что все ворота используют одни и те же магнитные и микроволновые поля в дополнение к управлению напряжением. Это делает производство квантового чипа тривиальным по сравнению с существующими методами использования высокоточных лазеров, которым нужна целевая точность 5 мкм. Тот факт, что ионы могут управляться напряжениями, означает, что сопряжение квантовой микросхемы с классическим электронным устройством может быть таким же простым, как подключение двух стандартных устройств (например, микроконтроллера и устройства последовательной памяти).
Предлагаемый квантовый чип, использующий несколько ионов. Изображение предоставлено Университетом Сассекса
Изготовление необходимого магнитного поля может быть выполнено с использованием токопроводящих проводов, но как насчет СВЧ-поля? Должно ли поле быть совершенным и точным? По словам команды, ни одно равномерность или интенсивность фазы не должны быть одинаковыми везде. Единственным существенным требованием поля является то, что на всем устройстве применяется разумная амплитуда. Это еще больше усиливает аргумент в пользу того, что эта технология производства квантовых компьютеров может стать основой для всех будущих квантовых устройств.
Чертежи для следующих шагов
Этот метод создания квантовых кристаллов уже оказывается неоценимым в развитии квантовых компьютеров. Когда было объявлено, профессор Хенсингер был процитирован: «Мы построим крупномасштабный квантовый компьютер в Сассексе, полностью используя эту захватывающую новую технологию». Теперь, через несколько месяцев, очевидно, что он занят.
Вчера Хенсингер и Вайдт (работая с международной командой и британским правительством) опубликовали статью в Science Advances, в которой подробно описывается план использования квантовых компьютерных модулей для совместной работы в масштабируемый квантовый компьютер. Этот «план» является первым в своем роде как ясный и осуществимый путь к работающему квантовому компьютеру.
В документе подчеркивается, что исследование замены лазеров на создание квантовых чипов жизненно важно. Простое применение напряжения для создания чипов в сочетании с использованием архитектуры, использующей современные технологии изготовления кремния, означает, что компании и правительства во всем мире, вероятно, смогут с относительной легкостью создавать такие квантовые компьютеры на основе модулей. Результатом могут быть доступные и, возможно, замечательно мощные квантовые компьютеры.
Прочтите новую статью в Science Advances здесь.
Прочитайте больше
- Будут ли квантовые компьютеры концом биткойна?
- Квантовый мост - новые квантовые излучатели
- Квантовые компьютеры и фотонная эмиссия