Uudelleen keksitty laite ohjaa tuhansia qubiteja

Sydneyn yliopiston ja Microsoft (MSFT ) Corporationin tutkijat ja insinöörit ovat kehittäneet uuden laitteen, jolla on suuria vaikutuksia kvanttilaskentaan. Yksittäinen siru voi toimia 40 kertaa kylmempänä kuin syvä avaruus, ja se pystyy ohjaamaan tuhansien qubittien signaaleja, jotka ovat kvanttitietokoneiden perusrakennusosia.

Tulokset julkaistiin Nature Electronics.

Professori David Reilly on suunnitellut sirun. Hänellä on yhteinen asema Sydneyn yliopistossa ja Microsoftissa.

“Kvanttilaskennan potentiaalin toteuttamiseksi koneiden on kyettävä toimimaan tuhansien, ellei miljoonien qubittien kanssa”, professori Reilly sanoi.

“Maailman suurimmat kvanttitietokoneet toimivat tällä hetkellä vain 50 qubitin kanssa”, hän jatkoi. “Tämä pieni mittakaava johtuu rajoituksista, jotka liittyvät qubittien ohjaamiseen. Uusi sirumme lopettaa nämä rajoitukset.”

Kvanttijärjestelmät

Yksi tehokkaan kvanttijärjestelmän tärkeimmistä vaatimuksista on, että qubitit toimivat lämpötilassa lähellä nollaa, eli -273,15 astetta. Syy tälle lämpötilavaatimukselle on, että qubitit eivät menetä aineen tai valon luonnetta, jota kvanttitietokoneet tarvitsevat erityisten sovellusten suorittamiseen.

Yksi syy, miksi kvanttijärjestelmät usein sisältävät monia johtoja, on se, että ne toimivat ohjeiden mukaan, jotka tulevat sähköisten signaaleiden muodossa, jotka lähetetään ja vastaanotetaan.

Professori Reilly on myös ARC Centre for Engineered Quantum Systems (EQUS) -keskuksen johtaja.

“Nykyiset koneet luovat kauniin joukon johtoja ohjataksesi signaaleja; ne näyttävät kääntyneeltä kullatulta linnunpesältä tai kruunusta. Ne ovat kauniita, mutta perustavalla tavalla epäkäytännöllisiä. Tämä tarkoittaa, että emme voi skaalata koneita suorittamaan hyödyllisiä laskelmia. On olemassa todellinen syöttö-/tulostuspullonkaula”, professori Reilly sanoi.

Microsoftin vanhemman laite-insinöörin ja laitteen yhteiskehittäjän, tohtori Kushal Dasin mukaan, “Laite poistaa kaikki nämä kaapelit. Vain kahdella johdolla, jotka välittävät tietoa syötteenä, se voi generoida ohjaussignaaleja tuhansille qubiteille. Tämä muuttaa kaiken kvanttilaskennassa”.

Microsoftin Kvanttilaboratoriot

Uusi siru keksittiin Microsoftin Kvanttilaboratorioissa, jotka sijaitsevat Sydneyn yliopistossa. Yhteistyö yhdistää kaksi eri maailmaa keksimään innovatiivisia lähestymistapoja insinöörien haasteisiin.

“Kvanttitietokoneen rakentaminen on ehkä haasteellisin insinööritieteellinen tehtävä 2000-luvulla. Tätä ei voida saavuttaa työskentelemällä pienessä tiimissä yliopiston laboratoriossa yhdessä maassa, vaan se vaatii sellaisen mittakaavan, jota suuri teknologiayritys kuten Microsoft voi tarjota”, professori Reilly sanoi.

“Microsoftin kanssa tehty yhteistyö ei ole vain ehdottanut teoreettista arkkitehtuuria syöttö-/tulostuspullonkaulan ylittämiseksi, vaan olemme myös rakentaneet sen.

“Olemme osoittaneet tämän suunnittelemalla mukautetun piirin ja kytkemällä sen kvanttijärjestelmään”, hän sanoi. “Voin sanoa, että tämä on edistynein integroitu piiri, joka on koskaan rakennettu toimimaan syvissä kryo-lämpötiloissa”.

Uudelleen keksitty siru voi pelata suuren roolin kvanttitietokoneiden edistämisessä, jotka ovat yksi nykyisin saatavilla olevista vallankumouksellisimmista teknologioista. Kvanttitietokoneet ovat erittäin edistyneitä kyvyssään ratkaista ongelmia, joita klassiset tietokoneet eivät voi ratkaista, kuten salakirjoitus, lääketiede, tekoäly ja monet muut.