Nově vynalezené zařízení ovládá tisíce Qubitů

Tým vědců a inženýrů z University of Sydney a Microsoft Corporation se spojili, aby vyvinuli nové zařízení, které má velké důsledky pro kvantové výpočty. Jediný čip může fungovat 40krát chladněji než hluboký vesmír a je schopen řídit signály pro tisíce qubitů, které jsou základními stavebními kameny kvantových počítačů.

Výsledky byly zveřejněny v Přírodní elektronika. 

Profesor David Reilly je odpovědný za návrh čipu. Má společnou pozici s University of Sydney a Microsoft.

„Aby bylo možné využít potenciál kvantových počítačů, budou stroje muset provozovat tisíce, ne-li miliony qubitů,“ řekl profesor Reilly. 

„Největší kvantové počítače na světě v současnosti pracují s přibližně 50 qubity,“ pokračoval. „Toto malé měřítko je částečně způsobeno omezeními fyzické architektury, která řídí qubity. Náš nový čip tyto limity ukončuje.“

Kvantové systémy

Jedním z hlavních požadavků na efektivní kvantový systém je, aby qubity fungovaly při teplotách kolem nuly nebo -273.15 stupňů. Důvodem tohoto požadavku na teplotu je to, aby qubity neztratily svůj charakter hmoty nebo světla, což kvantové počítače vyžadují k provádění specializovaných aplikací. 

Jedním z důvodů, proč kvantové systémy často zahrnují mnoho drátů, je to, že fungují na základě instrukcí, které přicházejí ve formě odeslaných a přijatých elektrických signálů.

Profesor Reilly je také hlavním řešitelem v ARC Center for Engineered Quantum Systems (EQUS). 

„Současné stroje vytvářejí nádherné pole vodičů pro ovládání signálů; vypadají jako obrácené zlacené ptačí hnízdo nebo lustr. Jsou hezké, ale zásadně nepraktické. Znamená to, že nemůžeme škálovat stroje, abychom mohli provádět užitečné výpočty. Existuje skutečné úzké místo mezi vstupy a výstupy,“ řekl profesor Reilly.

Podle Dr. Kushala Dase, hlavního hardwarového inženýra společnosti Microsoft a spoluvynálezce zařízení: „Naše zařízení odstraňuje všechny ty kabely. S pouhými dvěma vodiči nesoucími informace jako vstup může generovat řídicí signály pro tisíce qubitů. To mění vše pro kvantové výpočty.”

Microsoft Quantum Laboratories

Nový čip byl vynalezen v Microsoft Quantum Laboratories, které sídlí na University of Sydney. Toto partnerství spojuje dva různé světy, aby přicházely s inovativními přístupy k technickým výzvám.

„Sestavení kvantového počítače je možná nejnáročnějším inženýrským úkolem 21. století. Toho nelze dosáhnout prací s malým týmem v univerzitní laboratoři v jedné zemi, ale vyžaduje to rozsah, který poskytuje globální technologický gigant, jako je Microsoft,“ řekl profesor Reilly.

„Prostřednictvím našeho partnerství se společností Microsoft jsme nejen navrhli teoretickou architekturu k překonání úzkého místa vstupu a výstupu, ale také jsme ji vybudovali.

"Ukázali jsme to navržením vlastního křemíkového čipu a jeho připojením ke kvantovému systému," řekl. "Jsem přesvědčen, že se jedná o nejpokročilejší integrovaný obvod, který byl kdy postaven pro provoz při hlubokých kryogenních teplotách."

Nově vyvinutý čip by mohl hrát hlavní roli v rozvoji kvantových počítačů, které jsou jednou z nejrevolučnějších technologií v našem dosahu. Kvantové počítače jsou extrémně pokročilé ve svých schopnostech řešit problémy, které klasické počítače nedokážou, jako jsou ty v oblasti kryptografie, medicíny, umělé inteligence a dalších.