r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Kubit w krzemowym czipie: produkcja komputerów kwantowych na masową skalę coraz bliżej?

Strona główna Aktualności

Komputery kwantowe to wciąż albo sprawa trochę mityczna, jak w wypadku tych tajemniczych maszyn od D-wave, które zdaniem wielu ekspertów wcale kwantowymi komputerami nie są, albo tak eksperymentalna, że bardziej służy fizykom jako dowód słuszności teorii. Lata prac nad budowaniem fizycznych reprezentacji kubitów (podstawowych jednostek informacji kwantowej) przynosiły jedynie egzotyczne, niestabilne konstrukcje, którym daleko było do przeprowadzenia np. praktycznych ataków na funkcję skrótu SHA-256 za pomocą algorytmu Grovera. Zmienić się to może niebawem – zespół fizyków z Australii i Wielkiej Brytanii poradził sobie z umieszczeniem kubitów w krzemie.

Artykuł pt. High-fidelity readout and control of a nuclear spin qubit in silicon, dostępny (za darmo!) tutaj, przedstawia przełomowe osiągnięcie badaczy z zespołu pod przewodnictwem profesora Andrei Morello: konstrukcję kubitu wykorzystującego spin jądra pojedynczego atomu fosforu umieszczonego w zawierającej jednoelektronowy tranzystor nanostrukturze. To rozwinięcie prowadzonych przez tych samych ludzi prac z zeszłego roku – pokazali oni wówczas kubit wykorzystujący spin elektronu.

Z elektronami jest oczywiście problem – wszelkie zaburzenia elektromagnetyczne z zewnątrz prowadzą do szybkiej dekoherencji, niszcząc stan układu kwantowego. Wykorzystanie jądra atomowego pozwala znacząco wydłużyć czas koherencji takiego kubitu, jądra atomowe są bowiem niemal całkowicie odporne na wpływy pól elektromagnetycznych. Coś jednak za coś, o ile pomiar spinu elektronu jest stosunkowo łatwy, to pomiar spinu jądra, ze względu na znikome (ok. 2000 razy mniejsze) natężenie jego pola magnetycznego, jest znacznie trudniejszy.

Wartości w takim jądrowym kubicie ustawia się za pomocą rezonansu magnetycznego, a do odczytu wykorzystano efekt konwersji spinu w ładunek (magnetyzm jądra ma wpływ na elektrony w atomie, i to one są mierzone). W efekcie udało się uzyskać czas koherencji na poziomie 60 milisekund, tj. 600 razy dłuższy, niż w kubitach wyprodukowanych w laboratoriach IBM-a w zeszłym roku. Co najważniejsze, zarówno ustawienie kubitu, jak i odczyt jego stanu realizowane są przez układy półprzewodnikowe, a nie jakieś makroskopowe, niemożliwe do zminiaturyzowania konstrukcje, zachowują przy tym bardzo wysoką wierność odczytu, na poziomie między 99,8 i 99,99 procenta.

Badacze podkreślają, że wszystkie operacje na ich kubicie wykonywane są za pomocą sygnałów elektrycznych o regulowanym napięciu, co zwiększa szanse na skalowalne i odporne na błędy obliczenia kwantowe w normalnym krzemie. Skalowalność taka jest możliwa do osiągnięcia za pomocą dziś już dostępnych technik wytwarzania układów półprzewodnikowych. Kto wie – może więc jeszcze w tej dekadzie, dzięki właśnie temu osiągnięciu, doczekamy się kart rozszerzeń z „kwantowymi” czipami, możliwymi do podłączenia bezpośrednio do PCI Express w naszych pecetach.

r   e   k   l   a   m   a
© dobreprogramy
r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Komentarze

r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a
Czy wiesz, że używamy cookies (ciasteczek)? Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianach ustawień.
Korzystając ze strony i asystenta pobierania wyrażasz zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.