Wissenschaftler erfand eine neue Art von Quanten-Computing

Australische Physiker haben eine neue Art von кубита – elementaren Einheiten für die Speicherung von Informationen in den Quanten-Computer. Und, nach Ihrer Meinung, sind wir endlich im Stande sein, schaffen eine wirklich groß angelegte Quantencomputer. In einem Allgemeinen Sinn im Moment gibt es zwei in der Lage ist das erstellen eines Quantencomputers. In einem Fall erfordert es weniger Platz, aber die Systeme sind unglaublich Komplex in der Herstellung. Im anderen System sind einfacher, aber dabei muss man raze ein paar Wände, damit er solche Koloss in den Räumen. Eine neue Entdeckung von Wissenschaftlern in diesem Fall zu einem Kompromiss führen kann.

Einige Forscher verwenden bewährte Methoden zu erfassen кубита, wie das Standard-Modell Capture-Atome, die sogenannten Ionen-fallen und optische (Laser -) Pinzette, die fähig sind, behalten die Partikel ausreichend lange, dass ermöglicht die Analyse der Quanten-Zustände dieser Teilchen. Andere verwenden die Schemen auf der Basis von supraleitenden Materialien, die Bestimmung der Zustand Superpositionen direkt in schwer merklichen elektrischen Ströme.

Der Vorteil solcher Systeme besteht darin, dass die Technologien und die Ausrüstung, die dafür notwendigen, bereits vorhanden sind. Das macht solche Methoden sind relativ erschwinglich und gleichzeitig einfach. Der wichtigste Preis, den wir zahlen, ist im Raum. Und hier die Technologie erlaubt eine relativ kleine Menge cubits. Erstellung und Speicherung von hundert und tausend cubits innerhalb eines kompakten Rechners jetzt scheint eine Unmögliche Aufgabe.

Durch die Kodierung der Information im Zellkern und im Elektron-Atom-Wissenschaftler haben einen neuen Silizium-Qubit, das Sie als «триггерным кубитом». Seine Besonderheit ist, dass es elektrischen Signalen gesteuert werden, anstelle der magnetischen. Dies bedeutet, dass solche кубиты unterstützen die Quanten-Beteiligung auf mehr als zuvor entfernten Abstand voneinander, wodurch es einfacher und billiger skalierbare Produktion von Computern.

«Wenn in den üblichen Quanten-System werden Sie sich zu nah oder zu weit voneinander entfernt, dann ist die «Verwirrung» zwischen кубитами (was macht der Quanten-Computer so besonders) nicht manifestieren», — sagt Guilherme tosi, ein Forscher an der University of New South Wales, kreative neue Art кубита.

Gleichen Trigger-Qubit wird in der Lage sein, zwischen den beiden extremen vorschlug, eine echte Quanten-Verwirrung in einem Abstand von einigen hundert Nanometern. Mit anderen Worten, es kann genau das, was erlaubt produzieren skalierbare Quanten-Computer auf Basis von Silizium-Materialien.

Zur Klärung: im Moment haben Wissenschaftler gibt es nur das Schema eines solchen Gerätes, Sie haben ihn noch nicht gebaut. Aber wie sagt Andrea Morell, der Leiter des Forschungsteams, Ihre Leistung genauso wichtig wie und veröffentlichte im Jahr 1998 in der Zeitschrift Nature ein Artikel von Bruce Kane, war der Beginn der Bewegung der Entwicklung der Silizium-quanteninformatik.

«Wie Kane und arbeiten, es ist nur eine Theorie, das Angebot. Qubit wir noch nicht gebaut», — stellt fest Morello.

«wir Haben bereits auf der Hand einige erste experimentelle Daten weisen auf die Möglichkeit der Erstellung eines solchen Systems, so dass wir jetzt damit beschäftigt, um das zu zeigen. Aber im Grunde unsere Arbeit trägt die gleiche визионерский Blick, wie es der Fall mit dem ursprünglichen Artikel Kane».

Wie bereits oben erwähnt, Trigger-Qubit arbeitet Dank der Kodierung von Informationen innerhalb der Elektronenhülle und Atomkern Phosphor, gefangen in den Silizium-Chip verbunden und mit einer Reihe von Elektroden. Dann kühlt das ganze System fast bis zum absoluten Nullpunkt und wird innerhalb des magnetischen Feldes.

Der Wert кубита bestimmt durch eine Kombination von binären Eigenschaft namens Spin. Wenn diese offen für Spin des Elektrons und geschlossen für den Kernel, das Qubit erwirbt die Allgemeine Bedeutung «Einheit». Wenn es darum geht, umgekehrter Reihenfolge, das Qubit ist ein «null». In diesem Fall verwalten кубитом kann mit Hilfe eines elektrischen Feldes, anstelle der magnetischen Signale, dass gibt gleich zwei Vorteile. Erstens, es ist viel einfacher, ein ähnliches System zu integrieren in eine normale elektronische Schaltung, und zweitens, und was noch wichtiger ist — in diesem Fall кубиты sind in der Lage, miteinander zu interagieren, auf abgelegenen Strecken.

«Für die Verwaltung кубитом, Sie müssen die Elektronen etwas weiter vom Kern, unter Verwendung der Elektroden auf dem Chip. Dadurch können Sie auch erstellen Dipol», — sagt tosi.

«Es ist kritisch wichtig. Da diese Dipole können miteinander interagieren auf größeren Distanzen, bis zu 1000 Nm», — Morello fügt.

«Das bedeutet, dass кубиты auf Basis eines Intel-Atom platziert werden können, viel weiter auseinander als zuvor für möglich gehalten. In diesem Fall erscheint die Möglichkeit der Integration in das System mehr als die klassischen Komponenten, wie verbindenden Kanäle, die Elektroden und Lesegeräte, zur gleichen Zeit halten genaue «Atomare» Natur der Quanten-bit. Die Produktion wird einfacher, als Geräte die Atomare Ebene, wobei die Technologie erlaubt jeweils eine Million cubits auf einer Fläche von 1 Quadratmillimeter».

All dies in der Regel bedeutet, dass die Trigger-кубиты ermöglichen, um die Balance zwischen kompakten und potenziell verfügbaren QuantenComputern der Zukunft.

«das Design ist einzigartig und erstaunlich. Und wie viele konzeptionellen Vorschläge zwingt, darüber nachzudenken, warum es besser ist, vorher schon vermutet haben», — sagt Morello.

Die Ergebnisse der Studie der Wissenschaftler wurden in der Fachzeitschrift Nature Communications.