`

СПЕЦІАЛЬНІ
ПАРТНЕРИ
ПРОЕКТУ

Чи використовує ваша компанія ChatGPT в роботі?

BEST CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонід Бараш

Кремниевые кубиты достигают стандарта коррекции квантовой ошибки

+11
голос

Важный порог в квантовой коррекции ошибки был достигнут с использованием кубитов на основе кремния. Успех сопутствовал трем независимыми исследовательскими группами, которые использовали спины отдельных электронов или ядер для создания квантовых логических шлюзов, которые выполняли операции с более чем 99% точностью. Кремний широко используется в микроэлектронной промышленности, поэтому это развитие может привести к квантовым компьютерам на основе масштабной интеграции кремниевых устройств.

В одну команду входили исследователи из RIKEN Centre for Emergent Matter Science, Япония, и QuTech, Нидерланды. Вторая - международная команда, возглавляемая исследователями в Университете Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии, и третья команда была исключительно из QuTech.

Сегодняшние строящиеся квантовые компьютеры являются деликатными устройствами, которые ограничены тем фактом, что их кубиты могут поддерживать суперпозиции нескольких квантовых состояний в течение ограниченного времени. Помимо этого «времени когерентности», кубиты могут потерять свою квантовую информацию, вводя ошибки в расчеты. Чтобы обойти эту проблему, физики разрабатывают алгоритмы коррекции ошибок, чтобы сохранить расчеты. Тем не менее, схемы коррекции ошибок требуют, чтобы кубиты имели по меньшей мере точность 99%.

Такие операции с высокой точностью были достигнуты в кубитах, выполненных из сверхпроводящих цепей, захваченных ионах и центрах вакансий азота в алмазе. Однако эти кубиты относительно велики, что ограничивает их практически, когда речь идет о интеграции большого количества кубитов в одном устройстве.

Кремний - это материал, когда речь идет о широкомасштабной интеграции, и физики разрабатывают кубиты на основе этого материала, часто используя спины отдельных электронов в качестве кубитов. Чтобы стать конкурентоспособными с существующими подходами, операции, связанные с этими кубитами, необходимо будет поднять пороговое значение надежности до 99%, обеспечив при этом доступность и легкое управление спинами.

Команды Riken-Qutech и Qutech выполнили эти требования, изготовив два близлежащих квантовых точки в кремниевом чипе. Квантовые точки ведут себя очень похоже на атомы, каждая захватывает и изолирует электрон. Затем для управления кубитами использовались электрические поля, созданные электродами на чипе.

Эти две команды использовали свои кубиты для реализации квантовых алгоритмов, которые включали в себя конфигурацию кубитов для создания одно- и двукубитных логических шлюзов. Для этого исследователи приложили электрическое поле в качестве барьера между парами квантовых точек. Когда этот барьер понижен, оба электрона вместе перемещались до тех пор, пока их волновые функции не перекрывались, обеспечивая запутывание их квантовых состояний.

Команда, возглавляемая UNSW, использовала другой подход к созданию своих кубитов. Исследователи начались с кремниевого чипа, в который они имплантировали два иона фосфора поблизости друг к другу. Каждый ион имеет ядерный спин, позволяющий использовать его в качестве кубита. Эти ионы очень хорошо изолированы в кремнии, поэтому кубитам имеют длинные времена когерентности. Два кубита фосфора связаны посредством близлежащего электрона, которым манипулируют в одноэлектронном транзисторе на чипе. Микроволновые импульсы используются для управления процессом.

Во всех трех исследованиях были достигнуты точности квантовых шлюзов, превышающие 99,5%, что намного выше широко принятого порогового значения для коррекции ошибок. Каждая команда использовала собственный подход, чтобы продемонстрировать это преимущество. Команда Riken-Qutech внедрила два квантовых алгоритма коррекции ошибок. Следовательно, алгоритмы достигли точности до 97%, показав, что квантовые компьютеры на основе кремния могут реально выполнять высокоточные расчеты.

Чтобы продемонстрировать возможности своих кубитов, команда Qutech успешно рассчитала энергию диссоциации молекулярного водорода от первых принципов - что является очень требовательной задачей при выполнении на обычном компьютере. Наконец, команда UNSW продемонстрировала запутанность между двумя кубитами фосфора и промежуточным электроном, тем самым создавая состояние трех кубитов. Это достижение представляет собой реалистичные маршруты к масштабируемой квантовой обработке информации, используя комбинацию ядерных и электронных спинов.

Результаты всех трех исследований в настоящее время продвигают квантовую вычислительную платформу на основе кремния на шаг ближе к реальности. Теперь команды стремятся добиться больших массивов двухкубитных шлюзов, точность которых остается выше 99% порога исправления ошибок. Если будет достигнут успех, то крупномасштабные квантовые компьютеры на основе кремния, возможно, в один день станут реальностью.

Кремниевые кубиты достигают стандарта коррекции квантовой ошибки

Высокая точность: кремниевый квантовый компьютерный чип, созданный командой Riken-Qutech

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365

+11
голос

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 

Ukraine

 

  •  Home  •  Ринок  •  IТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Мережі  •  Безпека  •  Наука  •  IoT