Nyoppfunnet enhet kontrollerer tusenvis av qubits

Et team av vitenskapsmenn og ingeniører ved University of Sydney og Microsoft Corporation (MSFT ) har samarbeidet om å utvikle en ny enhet som har store implikasjoner for kvantecomputing. Den enkeltchippen kan operere 40 ganger kaldere enn dypt rom, og den er i stand til å kontrollere signaler for tusenvis av qubits, som er de grunnleggende byggesteinene i kvantecomputere.

Resultatene ble publisert i Nature Electronics. 

Professor David Reilly er den som har designet chippen. Han har en felles stilling ved University of Sydney og Microsoft.

“For å realisere potensialet i kvantecomputing, må maskinene kunne operere tusenvis, om ikke millioner, av qubits,” sa professor Reilly. 

“Verdens største kvantecomputere opererer for tiden med bare 50 eller så qubits,” fortsatte han. “Dette lille skalaet er delvis på grunn av begrensninger i den fysiske arkitekturen som kontrollerer qubits. Vår nye chip gjør slutt på disse begrensningene.”

Kvantesystemer

En av hovedkravene til et effektivt kvantesystem er at qubits må operere ved temperaturer rundt null, eller -273,15 grader. Grunnen til dette temperaturkravet er så qubits ikke mister sin karakter av materie eller lys, som er nødvendig for kvantecomputere for å utføre spesialiserte applikasjoner. 

En av grunnene til at kvantesystemer ofte involverer mange kabler er at de opererer basert på instruksjoner, som kommer i form av elektriske signaler som sendes og mottas.

Professor Reilly er også Chief Investigator ved ARC Centre for Engineered Quantum Systems (EQUS). 

“Nåværende maskiner skaper en vakker rekke av kabler for å kontrollere signalene; de ser ut som en inverted forgylt fuglenes rede eller en lysekrone. De er vakre, men grunnleggende upraktiske. Det betyr at vi ikke kan skala opp maskinene til å utføre nyttige beregninger. Det er en ekte inn-/utgangsbottleneck,” sa professor Reilly.

Ifølge Dr. Kushal Das, Microsoft Senior Hardware Engineer og med-oppfinner av enheten, “Vår enhet gjør slutt på alle disse kabelene. Med bare to kabler som bærer informasjon som innputt, kan den generere kontrollsignaler for tusenvis av qubits. Dette endrer alt for kvantecomputing.”

Microsoft Quantum Laboratories

Den nye chippen ble oppfunnet ved Microsoft Quantum Laboratories, som ligger ved University of Sydney. Samarbeidet bringer sammen to forskjellige verdener for å komme opp med innovative tilnærminger til ingeniørutfordringer.

“Bygging av en kvantecomputer er kanskje den mest utfordrende ingeniørutfordringen i det 21. århundre. Dette kan ikke oppnås ved å arbeide med et lite team i et universitetslaboratorium i ett land, men trenger skalaen som en global teknologigigant som Microsoft,” sa professor Reilly.

“Gjennom vårt samarbeid med Microsoft, har vi ikke bare foreslått en teoretisk arkitektur for å overvinne inn-/utgangsbottlenecket, vi har bygget den.

“Vi har demonstrert dette ved å designe en tilpasset silisiumchip og koble den til et kvantesystem,” sa han. “Jeg er trygg på å si at dette er den mest avanserte integrerte kretsen som noensinne er bygget for å operere ved dype kryogene temperaturer.”

Den nyutviklede chippen kunne spille en stor rolle i å fremme kvantecomputere, som er en av de mest revolusjonære teknologiene innen vår rekkevidde. Kvantecomputere er ekstremt avanserte i deres evne til å løse problemer som klassiske computere ikke kan, som for eksempel de innenfor kryptografi, medisin, AI og mer.