Forskare har uppfunnit en ny typ av quantum computing

Australiensiska forskare har skapat en ny typ av kvantbit är den grundläggande enheten för lagring av information i en kvantdator. Och, enligt deras uppfattning, är vi äntligen möjlighet att skapa en verkligt full skala kvantdatorer. I en mer Allmän mening finns det för närvarande två kan skapa en kvantdator. I ett fall har det kräver mindre utrymme, men de system som i sig själva är otroligt komplexa att tillverka. Det andra systemet arbete lättare, men det är nödvändigt att riva ett par väggar för att passa en sådan koloss i lokalerna. Ny upptäckt som forskarna i detta fall skulle kunna leda till en kompromiss.

Vissa forskare använder beprövade metoder för avskiljning av en kvantbit som standard modell för avskiljning av atomer, som använder den så kallade ion fällor och optisk (laser) pincett, är att kunna hålla på för partiklar som är tillräckligt lång för att möjliggöra analys av quantum Staterna av dessa partiklar. Andra använder system på grundval av supraledande material, fastställa vilken stat som är en sammansättning strax innanför den subtila elektriska strömmar.

Fördelen med sådana system är att den teknik och utrustning som behövs för detta finns redan. Detta gör att dessa metoder relativt prisvärt och enkelt. De viktigaste pris att betala är i rymden. Och här tekniken kan du skapa en förhållandevis litet antal qubits. Skapa och lagra hundratals eller tusentals qubits i en enda kompakt dator som nu tycks vara en omöjlig uppgift.

Med information kodning i kärnan och en elektron i atomen, har forskarna en ny kisel kvantbit, som de kallade "trigger qubit". Dess egenhet är att den kan styras med elektriska signaler i stället för magnetiska. Detta innebär att qubits kan behålla quantum entanglement i mer avlägsna än innan avstånd från varandra, vilket gör det enklare och billigare skalbar tillverkningen av datorer.

"Om du är en normal kvantmekaniska system, kommer de att vara för nära eller för långt ifrån varandra, den "förvirring" mellan qubits (vad gör kvantdatorer så speciell), inte att visa upp," — säger Guilherme Tosi, forskare vid University of New South Wales, som uppfunnit en ny typ av qubit.

Utlösa kvantbit kan vara mellan dessa två ytterligheter, som erbjuder ett riktigt quantum entanglement på ett avstånd av några hundra nanometer. Med andra ord, det kan vara exakt vad som kommer att tillåta skalbar kvantdator baserade på kisel material.

För Att förtydliga: i det ögonblick, forskare endast har en bild av en sådan enhet, de är ännu inte byggd. Men, säger Andrea Morell, chef för forskningsgruppen, deras prestation är lika viktigt som publicerades 1998 i tidskriften Nature en artikel av Bruce Kane, markerade början av flödet av kisel quantum computing.

"Eftersom arbetet av Kane, det är bara en teori, ett förslag. Den qubit vi har inte byggt en" — sa Morello.

"vi redan Har på handen några inledande experimentella data som tyder på möjligheten att skapa ett sådant system, så nu är vi upptagna av att visa detta. Men kärnan i vårt arbete är av samma visionära sinne som det var fallet med den ursprungliga artikeln Kane".

Som nämnts ovan, utlösa qubit fungerar genom att koda information inne i elektron och kärnan av fosforatom inneslutna inuti ett kisel-chip och förknippas med en uppsättning elektroder. Hela systemet är sedan kylda till nära den absoluta nollpunkten och läggs in i ett magnetiskt fält.

Värdet av en qubit bestäms av kombinationen av binära egenskaper, som kallas spinn. Om denna spin är öppen för elektronen och stängt kärna, qubit förvärvar ett totalt värde "enheter". Om vi talar om omvänd ordning, den kvantbit är en "nolla". I det här fallet till att kontrollera qubit med hjälp av ett elektriskt fält i stället för magnetiska signaler, vilket ger två fördelar. För det första, det är mycket lättare att integrera ett sådant system i vanliga elektroniska kretsar, och för det andra, och viktigare — i det här fallet, qubits kan interagera med varandra på avlägsna platser.

"för Att styra kvantbit, måste du placera en elektron längre från kärnan, med hjälp av elektroder på chipet. Genom att göra detta kommer du att producera en dipol", — säger Tosi.

"Det är mycket viktigt. Eftersom dessa dipoler kan interagera med varandra över större avstånd, upp till 1 000 nanometer," — lägger Morello.

"Detta innebär att qubits på grundval av en enda atom kan placeras mycket längre från varandra än vad man tidigare trodde var möjligt. I detta fall finns möjligheten att integrera systemet mer klassiska komponenter, som i anslutande kanaler, styr-elektroder och läsare, samtidigt upprätthålla en korrekt "atomic" typ av quantum bitar. Produktionen blir enklare än enheter atomär nivå, är den teknik som gör det möjligt att montera en miljon qubits på en yta av 1 kvadratmeter millimeter".

Allt detta i Allmänhet innebär att utlösa kommer att tillåta qubits att upprätthålla en balans mellan kompakt och potentiellt tillgängliga quantumdatorer i framtiden.

"Design är unik och fantastisk. Och hur många konceptuella förslag som gör att man undrar varför ingen hade aldrig gissat" — säger Norman.

Resultatet av forskningen publicerades i tidskriften Nature Communications.