Důležitá událost při vytváření kvantového počítače, který používá tranzistory jako qubit

Jednou z překážek pokroku v hledání pracovního kvantového počítače je to, že počet pracovních zařízení, která vstupují do kvantového počítače և provádějí skutečné výpočty, qubits, dosud համալս provedené univerzitami: málo. V posledních letech však panevropské partnerství ve spolupráci s vedoucím francouzské mikroelektroniky CEA-Leti studuje tranzistory, které jsou k dispozici v miliardách všech našich mobilních telefonů a lze je použít jako loket.

Francouzská společnost Leti vyrábí obrovskou vafle plnou zařízení.Vědci z Institutu Nielse Bohra na univerzitě v Kodani zjistili, že tato průmyslově vyráběná zařízení jsou vhodná jako loketní platforma schopná přechodu do druhé dimenze, což je krok pro kvantový počítač. Výsledek se nyní zveřejňuje Příroda komunikace,

Kvantové tečky ve dvojrozměrné hmotě skočí vpřed

Jedním z hlavních rysů zařízení je dvourozměrná hmotnost kvantové tečky. Nebo spíš dvě nebo dvě mřížky kvantových teček. „Ukázali jsme, že v každém z těchto kvantových bodů můžeme provést jednu elektronickou kontrolu. To je pro vývoj qubits velmi důležité, protože jedním z možných způsobů, jak qubits vyrobit, je použití jedné elektronové rotace. Bylo tedy pro nás velmi důležité dosáhnout jednoho cíle – ovládat jeden elektron – a to pomocí 2D pole kvantových teček, “řekl Fabio Ansaloni, bývalý postgraduální student NBI Center for Postgraduate Quantum Devices.

2D pole kvantových teček

a) Skenování elektronických obrazů jednoho ze zařízení pro asimilaci kvantových bodů. Čtyři kvantové tečky mohou být vytvořeny v křemíku (tmavě šedá) pomocí čtyř nezávislých řídicích vodičů (světle šedá). Tyto dráty jsou řídicími hlavami, které umožňují takzvané kvantové brány. b) schéma dvourozměrného hmotnostního zařízení. Každý Qubit (červený kruh) může komunikovat se svým nejbližším sousedem ve 2D síti ել obejít Qubit, který z nějakého důvodu selže. Toto nastavení znamená „druhý rozměr“. Uznání: Fabio Ansalon

Ukázalo se, že použití elektronické rotace je výhodné pro provádění qubits. Ve skutečnosti jejich „tichá“ povaha způsobuje, že rotace slabě interagují s hlučným prostředím, což je silným požadavkem pro vysoce výkonné qubity.

Bylo prokázáno, že rozšíření kvantových počítačových procesorů na druhou úroveň je možné pro efektivnější implementaci režimů kvantové opravy chyb. Korekce kvantové chyby umožní budoucím kvantovým počítačům tolerovat během výpočtů poruchy jednotlivých qubitů.

Průmyslová výrobní kapacita

Profesor Anasua Chatterji, odborný asistent v Centru pro kvantová zařízení, NBI, dodává: „Prvotní myšlenkou bylo vytvořit množství rotujících qubitů, sestoupit k jednomu elektronu, dokázat je ovládat a pohybovat. V tomto smyslu je pravda, že Letty dokázala dodat vzorky, které jsme použili, což nám zase umožnilo dosáhnout tohoto výsledku. Konsorcium velkorysého financování celoevropského programu z EU, které nám pomáhá pomalu přejít z jedné úrovně kvantových teček na jeden elektron, abychom měli dva elektrony և nyní na dvourozměrné, je velmi populární. pole Dvourozměrná pole mají opravdu velký účel, protože to začíná vypadat jako něco naprosto nezbytného pro sestavení kvantového počítače. Letty se tedy za ta léta zapojila do řady projektů, které všechny přispěly k tomuto výsledku. “

Půjčku dosud vlastnilo mnoho projektů v Evropě

Zrychlení bylo pozvolné. V roce 2015 byli vědci v Grenoblu schopni vyrobit první rotující qubit, ale byl založen na dírách, ne na elektronech. V té době nebyl výkon zařízení v „režimu díry“ optimální, և technologie pokročila tak, že nyní mohou zařízení v NBI mít dvourozměrné pole v jednom elektronickém režimu. Vědci vysvětlují, že pokrok je trojí. „Nejprve je nutné vyrábět zařízení v průmyslové slévárně. V moderní době je měřítko průmyslového procesu důležité, protože začínáme budovat větší masy, například pro malé kvantové simulátory. Zadruhé, při stavbě kvantového počítače potřebujete řadu dvou měřítek ,: potřebujete způsob, jak propojit vnější svět s každým qubitem. Pokud máte 4 až 5 připojení pro každý qubit, rychle se ocitnete s přepínatelným počtem vodičů vycházejících z nastavení nízké teploty. Ale to, co jsme dokázali ukázat, je, že můžeme mít jednu bránu pro jeden elektron, can můžete číst և ovládání se stejnou bránou. A konečně, pomocí těchto nástrojů, jsme byli schopni pohybovat և výměnou jednoho elektronu kolem hmoty kontrolovaným způsobem, což je samo o sobě výzvou. “

Dvojrozměrná pole mohou řídit chyby

Ovládání chyb zařízení je kapitola sama o sobě. Počítače, které dnes používáme, způsobují spoustu chyb, ale jsou opraveny tzv. Duplicitním kódem. Na běžném počítači můžete mít informace buď s 0 nebo 1. Aby se ujistil, že výsledek výpočtu je správný, počítač výpočet zopakuje. Makes Pokud jeden tranzistor udělá chybu, bude to opraveno prostou většinou. Pokud většina výpočtů prováděných na jiných tranzistorech ukazuje 1 místo 0. h, pak se jako výsledek vybere 1. Na kvantovém počítači to není možné, protože není možné vytvořit přesnou kopii qubitu, takže kvantová korekce chyb funguje s jiným vejcem. Novější fyzické lokty ještě nemají nízkou chybovost, ale pokud jsou dostatečně kombinovány ve 2D poli, mohou se takřka navzájem otestovat. To je další výhoda nyní implementovaného 2D pole.

Další krok od tohoto bodu

Výsledky institutu Nielse Bohra ukazují, že je nyní možné ovládat jednotlivé elektrony, provádět experimenty bez magnetického pole. Dalším krokem by tedy bylo hledat rotující podpisy, pokud existuje magnetické pole. To bude nezbytné pro jednu nebo dvě loketní brány na loket hmotnosti. Teorie ukázala, že hrstka jedno- nebo dvoukbitových bran, nazývaných kompletní sada kvantových bran, je dostatečná k tomu, aby umožnila univerzální kvantový výpočet.

Odkaz. Fabio Ansaloni, Anasua Chatterjee, Georgi Bohuslavski, Benoit Bertrand, Louis Houtin, Maud Vinette եր Ferdinand Cuemmet, „E-electronic operations in the mass of quantum dot asimilation“, 2020. 16. prosince Příroda komunikace,
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

Znepokojující nový důkaz, že vakcíny COVID-19 jsou méně účinné než nové varianty koronaviru

Asistentka lékaře Philana Liang připravuje láhev vakcíny COVID-19 na Lékařském kampusu University of Washington. Nový výzkum na Lékařské fakultě University of Washington v...

Rad solární chlazení – solární ohřev z jednoho systému. Není nutná elektřina

Systém snížil teplotu uvnitř testovacího systému ve venkovním prostředí vystaveném přímému slunečnímu záření o více než 12 stupňů Celsia (22 stupňů Fahrenheita). Půjčka...

Odkrytý 260 milionů let starý zabiják

Živá rekonstrukce anteosaura útočícího na býložravého moschognatha. Fotografický kredit: Alex Bernardini (@SimplexPaleo) 260 milionů let starý dravec Anteosaurus, dříve považován za těžkého, pomalého a...

Fyzici částic řeší problémy, které „sledují“ více než 20 let

Obrázek ukazuje dráhu paprsku, který prochází měděným vysokofrekvenčním kvadrupólem, černým dipólovým magnetem a štěrbinovým měřicím systémem na detektoru částic. Strukturální složitost paprsku se...

Paleontologové řeší 150 let starou záhadu – a objevují novou skupinu hmyzu

Křídlo nového druhu Okanagrion hobani z fosilního naleziště McAbee v Britské Kolumbii je samoobslužným hmyzem nového podřádu Cephalozygoptera. Kredit: Copyright Zootaxa, použitý v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.