Nowo Wynaleziony Urządzenie Kontroluje Tysiące Qubitów

Zespół naukowców i inżynierów z Uniwersytetu w Sydney i korporacji Microsoft (MSFT ) współpracował przy opracowaniu nowego urządzenia, które ma duże znaczenie dla komputingu kwantowego. Jedna płytka może działać 40 razy zimniej niż głęboka przestrzeń, i jest w stanie kontrolować sygnały dla tysiąca qubitów, które są podstawowymi budulcami komputerów kwantowych.

Wyniki zostały opublikowane w Nature Electronics.

Profesor David Reilly jest odpowiedzialny za zaprojektowanie płytki. Ma stanowisko na Uniwersytecie w Sydney i w Microsoft.

“Aby zrealizować potencjał komputingu kwantowego, maszyny będą musiały działać z tysiącami, jeśli nie milionami qubitów,” powiedział profesor Reilly.

“Największe komputery kwantowe na świecie obecnie działają z zaledwie 50 qubitami,” kontynuował. “To niewielka skala jest częściowo spowodowana ograniczeniami architektury fizycznej, która kontroluje qubitów. Nasza nowa płyta kończy te ograniczenia.”

Systemy Kwantowe

Jednym z głównych wymagań efektywnego systemu kwantowego jest to, aby qubitów działały w temperaturach wokół zera, czyli -273,15 stopni. Powodem tego wymagania temperaturowego jest to, aby qubitów nie straciły swojego charakteru materii lub światła, co jest wymagane przez komputery kwantowe do wykonywania specjalistycznych aplikacji.

Jednym z powodów, dla których systemy kwantowe często obejmują wiele przewodów, jest to, że działają one na podstawie instrukcji, które przychodzą w postaci sygnałów elektrycznych wysyłanych i odbieranych.

Profesor Reilly jest również głównym badaczem w ARC Centre for Engineered Quantum Systems (EQUS).

“Obecne maszyny tworzą piękny zestaw przewodów do kontrolowania sygnałów; wyglądają jak odwrócony pozłacany gniazdo ptasie lub lustrzane. Są ładne, ale fundamentalnie niepraktyczne. Oznacza to, że nie możemy skalować maszyn do wykonywania użytecznych obliczeń. Istnieje prawdziwe wejście-wyjście wąskie gardło,” powiedział profesor Reilly.

Według dra Kushala Dasa, starszego inżyniera sprzętu Microsoft i współwynalazcy urządzenia, “Nasze urządzenie eliminuje wszystkie te kable. Z tylko dwoma przewodami przenoszącymi informacje jako wejście, może generować sygnały kontrolne dla tysiąca qubitów. To zmienia wszystko dla komputingu kwantowego.”

Microsoft Quantum Laboratories

Nowa płyta została wynaleziona w Microsoft Quantum Laboratories, które znajduje się na Uniwersytecie w Sydney. Partnerstwo łączy dwa różne światy, aby stworzyć innowacyjne podejścia do wyzwań inżynierskich.

“Budowanie komputera kwantowego jest być może najtrudniejszym zadaniem inżynierskim XXI wieku. Nie można tego osiągnąć, pracując z małym zespołem w laboratorium uniwersyteckim w jednym kraju, ale wymaga skali, jaką daje globalny gigant technologiczny jak Microsoft,” powiedział profesor Reilly.

“Poprzez nasze partnerstwo z Microsoft, nie tylko zasugerowaliśmy teoretyczną architekturę, aby pokonać wąskie gardło wejścia-wyjścia, ale zbudowaliśmy ją.

“Udowodniliśmy to, projektując niestandardową płytkę krzemową i łącząc ją z systemem kwantowym,” powiedział. “Jestem pewien, że to jest najbardziej zaawansowany układ scalony kiedykolwiek zbudowany do działania w głębokich temperaturach kriogenicznych.”

Nowo opracowana płyta może odegrać ważną rolę w rozwoju komputerów kwantowych, które są jedną z najbardziej rewolucyjnych technologii w zasięgu naszej ręki. Komputery kwantowe są niezwykle zaawansowane w swoich możliwościach rozwiązywania problemów, które komputery klasyczne nie mogą, takich jak te w dziedzinach kryptografii, medycyny, sztucznej inteligencji i wielu innych.