Innovativ Quantum Chip iwwerwannt grouss Hindernisser am Feld

Quantephysiker vun der Universitéit vu Kopenhagen hunn e grousse Sprong no vir am Beräich vun der Quantetechnologie gemaach, e grousst Hindernis iwwerwannen. D'Team huet gläichzäiteg verschidde Spin Qubits op deeselwechte Quantechip operéiert, wat hëlleft zu Supercomputer ze féieren.

Ee vun de groussen Hindernisser fir e grousse funktionnelle Quantecomputer z'erreechen ass d'Kontroll vun de ville Basisspeichergeräter, oder qubits, gläichzäiteg. Wann ee Qubit kontrolléiert gëtt, gëtt et normalerweis en negativen Effekt duerch gläichzäiteg Kontrollimpulser op en aneren applizéiert. 

D'Team, déi dës Erausfuerderung iwwerwonnen huet, enthält e Paar Quantephysiker um Niels Bohr Institut vun der Universitéit Kopenhagen - Doktorand a Postdoc Frederico Fedele, an Assistant Professor Anasua Chatterjee. Déi zwee hunn am Grupp vum Associate Professor Ferdinand Kuemmeth geschafft.

D'Etude gouf am Journal publizéiert Kierperlech Bewäertung X Quantephysik.

Nei Approche Mat Spin Qubits

Wärend Firme wéi Google an IBM sech op Superleitungstechnologie fir Quanteprozessoren konzentréiert hunn, kuckt d'Fuerschungsgrupp méi op Hallefleit Qubits, oder spin qubits.  

"Grouss gesinn, si besteet aus Elektronenspinn, déi an hallefleitend Nanostrukturen, déi Quantepunkte genannt ginn, gefaange sinn, sou datt eenzel Spin-Staate kontrolléiert a matenee verwéckelt kënne ginn", seet de Fedele.

Spin Qubits kënnen hir Quantestate fir eng laang Zäit erhalen, wat et hinnen potenziell erméiglecht méi séier a méi genee Berechnungen ze maachen wéi aner Plattformtypen. Wéinst hirer klenger Gréisst kënne vill méi vun hinnen op engem Chip passen am Verglach mat anere Qubit Approche. Dëst ass wichteg wéinst der Tatsaach datt méi Qubits zu enger méi grousser Computerveraarbechtungskraaft resultéieren. 

D'Fuerschungsteam konnt véier Qubits an engem 2 × 2-Array op engem eenzegen Chip fabrizéieren an operéieren.

Kritt Qubits fir ze kommunizéieren

Laut Anasua Chatterjee ass ee vun de wichtegsten Ziler Qubits ze kréien fir mateneen ze kommunizéieren.

"Elo datt mir e puer zimlech gutt Qubits hunn, verbënnt den Numm vum Spill se a Circuiten déi vill Qubits funktionnéiere kënnen, wärend och komplex genuch sinn fir Quanteberechnungsfehler ze korrigéieren," seet Chatterjee. "Bis elo ass d'Fuerschung a Spin Qubits op de Punkt komm wou Circuiten Arrays vun 2 × 2 oder 3 × 3 Qubits enthalen. De Problem ass datt hir Qubits nëmmen ee gläichzäiteg behandelt ginn.

De Quante Circuit entwéckelt vun der Équipe ass aus der semiconducting Substanz Gallium arsenide gemaach, an et ass net méi grouss wéi d'Gréisst vun enger Bakterie.

Chaterjee ass ee vun deenen zwee Haaptautore vun der Studie. 

"Déi nei a wierklech bedeitend Saach iwwer eisen Chip ass datt mir all Qubits gläichzäiteg kënne bedreiwen an moossen. Dëst gouf nach ni mat Spin Qubits bewisen - an och net mat villen aneren Zorte vu Qubits ", seet Chatterjee.

Fir Quanteberechnungen auszeféieren, ass et wichteg gläichzäiteg ze bedreiwen a moossen. Qubits sinn héich sensibel, a wa se een nom aneren gemooss ginn, kann och e klengen Ambientegeräischer d'Quanteinformatioun an engem System änneren. 

"Fir méi mächteg Quanteprozessoren ze kréien, musse mir net nëmmen d'Zuel vun de Qubits erhéijen, awer och d'Zuel vu simultan Operatiounen, dat ass genau dat wat mir gemaach hunn", seet de Professer Kuemmeth.

Eng aner grouss Erausfuerderung ass datt d'48 Kontrollelektroden vum Chip manuell musse gestëmmt ginn, a si musse kontinuéierlech ofgestëmmt ginn. Dëst ass eng Zäitopwendeg Aufgab fir Mënschen, sou datt d'Team elo no engem Wee sicht fir Optimisatiounsalgorithmen a Maschinnléieren ze benotzen fir de Prozess ze automatiséieren.