Nově vynalezené zařízení ovládá tisíce qubitů

Tým vědců a inženýrů z University of Sydney a Microsoft Corporation (MSFT ) spolupracoval na vývoji nového zařízení, které má velké důsledky pro kvantové počítače. Jediný čip může fungovat 40krát chladněji než hluboký vesmír a je schopen ovládat signály pro tisíce qubitů, které jsou základními stavebními kameny kvantových počítačů.

Výsledky byly zveřejněny v Nature Electronics.

Profesor David Reilly je zodpovědný za návrh čipu. Má společnou pozici na University of Sydney a Microsoftu.

“Abys mohl využít potenciál kvantových počítačů, musí stroje fungovat s tisíci, ne-li miliony qubitů,” řekl profesor Reilly.

“Největší kvantové počítače目前 fungují pouze s 50 qubits,” pokračoval. “Tento malý rozsah je částečně způsoben omezeními fyzické architektury, která ovládají qubits. Naše nové zařízení ukončuje tato omezení.”

Kvantové systémy

Jedním z hlavních požadavků efektivního kvantového systému je, aby qubits fungovaly při teplotách kolem nuly, nebo -273,15 stupňů. Důvodem tohoto teplotního požadavku je, aby qubits neztratily svou charakteristiku hmoty nebo světla, která je vyžadována kvantovými počítači pro provádění specializovaných aplikací.

Jedním z důvodů, proč kvantové systémy často zahrnují mnoho vodičů, je, že fungují na základě instrukcí, které přicházejí ve formě elektrických signálů, které jsou odesílány a přijímány.

Profesor Reilly je také hlavním vyšetřovatelem v ARC Centre for Engineered Quantum Systems (EQUS).

“Aktuální stroje vytvářejí krásné uspořádání vodičů pro ovládání signálů; vypadají jako obrácený pozlacený ptáčkův hnízdo nebo lustr. Jsou krásné, ale fundamentálně nepraktické. To znamená, že nemůžeme zvětšit stroje, aby provedly užitečné výpočty. Existuje skutečná vstupní-výstupní úzké místo,” řekl profesor Reilly.

Podle Dr. Kushala Dase, Microsoft Senior Hardware Engineer a spoluvynálezce zařízení, “Naše zařízení odstraňuje všechny tyto kabely. S pouze dvěma vodiči, které přenášejí informace jako vstup, může generovat ovládací signály pro tisíce qubitů. To mění vše pro kvantové počítače.”

Microsoft Quantum Laboratories

Nový čip byl vynalezen v Microsoft Quantum Laboratories, které se nachází na University of Sydney. Partnerství spojuje dvě různé světy, aby přišly s inovativními přístupy k inženýrským výzvám.

“Stavba kvantového počítače je možná nejobtížnější inženýrskou úlohou 21. století. To nelze dosáhnout prací s malým týmem v univerzitním laboratoři v jedné zemi, ale potřebuje rozsah, který poskytuje globální technologický gigant jako Microsoft,” řekl profesor Reilly.

“Prostřednictvím našeho partnerství s Microsoftem jsme nejen navrhli teoretickou architekturu, abychom překonali vstupní-výstupní úzké místo, ale postavili jsme ji.

“Prokázali jsme to navrhnutím vlastního křemíkového čipu a spojením ho s kvantovým systémem,” řekl. “Jsem přesvědčen, že toto je nej pokročilejší integrovaný obvod, který byl kdy postaven pro fungování při hlubokých kryo teplotách.”

Nově vyvinutý čip by mohl sehrát významnou roli v rozvoji kvantových počítačů, které jsou jednou z nejrevolučnějších technologií, které máme v dosahu. Kvantové počítače jsou extrémně pokročilé ve svých schopnostech řešit problémy, které klasické počítače nemohou, jako jsou ty v oblastech kryptografie, medicíny, AI a dalších.