Недавно Изобретённое Устройство Контролирует Тысячи Кубитов

Команда учёных и инженеров из Университета Сиднея и корпорации Microsoft (MSFT ) объединились для разработки нового устройства, имеющего большое значение для квантовых вычислений. Этот однокристальный чип может работать при температуре в 40 раз ниже, чем в глубоком космосе, и способен контролировать сигналы для тысяч кубитов, которые являются фундаментальными строительными блоками квантовых компьютеров.

Результаты были опубликованы в Nature Electronics.

Профессор Дэвид Рили является тем, кто спроектировал этот чип. Он имеет совместную должность в Университете Сиднея и Microsoft.

“Чтобы реализовать потенциал квантовых вычислений, машины должны работать с тысячами, если не миллионами кубитов”, – сказал профессор Рили.

“Самые большие квантовые компьютеры в мире в настоящее время работают только с 50 кубитами”, – продолжил он. “Эта небольшая масштабность частично связана с ограничениями физической архитектуры, которая контролирует кубиты. Наш новый чип положит конец этим ограничениям.”

Квантовые Системы

Одним из основных требований эффективной квантовой системы является работа кубитов при температурах около нуля, или -273,15 градусов. Причина этого температурного требования заключается в том, что кубиты не должны потерять свою материальную или световую природу, которая необходима квантовым компьютерам для выполнения специализированных приложений.

Одной из причин, по которой квантовые системы часто включают много проводов, является то, что они работают на основе инструкций, которые поступают в виде электрических сигналов.

Профессор Рили также является главным исследователем в ARC Centre for Engineered Quantum Systems (EQUS).

“Текущие машины создают красивую решётку проводов для контроля сигналов; они выглядят как перевёрнутый позолоченный птичий гнездо или люстра. Они красивы, но фундаментально не практичны. Это означает, что мы не можем масштабировать машины для выполнения полезных вычислений. Есть реальный входно-выходной узкий место,” – сказал профессор Рили.

По словам доктора Кушала Даса, старшего инженера по аппаратному обеспечению Microsoft и соизобретателя устройства, “Наше устройство исключает все эти кабели. С только двумя проводами, передающими информацию в качестве входных данных, оно может генерировать сигналы управления для тысяч кубитов. Это меняет всё для квантовых вычислений.”

Microsoft Quantum Laboratories

Новый чип был изобретён в Microsoft Quantum Laboratories, который находится в Университете Сиднея. Это партнёрство объединяет два разных мира для разработки инновационных подходов к инженерным задачам.

“Создание квантового компьютера, возможно, является самой сложной инженерной задачей 21-го века. Это не может быть достигнуто с помощью небольшой команды в университетской лаборатории в одной стране, но требует масштаба, который обеспечивает глобальный технологический гигант, такой как Microsoft,” – сказал профессор Рили.

“Благодаря нашему партнёрству с Microsoft, мы не только предложили теоретическую архитектуру для преодоления входно-выходного узкого места, но и построили её.

“Мы продемонстрировали это, спроектировав специальный кремниевый чип и соединив его с квантовой системой,” – сказал он. “Я уверен, что это самый передовой интегральный чип, когда-либо построенный для работы при глубоких криогенных температурах.”

Недавно разработанный чип может сыграть значительную роль в продвижении квантовых компьютеров, которые являются одной из самых революционных технологий, которые мы можем использовать. Квантовые компьютеры чрезвычайно продвинуты в своих возможностях решать проблемы, которые классические компьютеры не могут, такие как те, которые находятся в области криптографии, медицины, ИИ и многое другое.