Новий пристрій контролює тисячі кубітів

Команда вчених і інженерів з Університету Сіднея та корпорації Microsoft (MSFT ) спільно розробили новий пристрій, який має великі наслідки для квантових обчислень. Одночиповий пристрій може працювати при температурі в 40 разів нижчій, ніж у глибокому космосі, і здатний контролювати сигнали для тисяч кубітів, які є фундаментальними будівельними блоками квантових комп’ютерів.

Результати були опубліковані в Nature Electronics. 

Професор Девід Рілі є відповідальним за розробку чипа. Він має спільну посаду в Університеті Сіднея та Microsoft.

“Щоб реалізувати потенціал квантових обчислень, машини повинні працювати з тисячами, якщо не мільйонами кубітів”, – сказав професор Рілі. 

“Найбільші квантові комп’ютери зараз працюють лише з 50 кубітами”, – продовжив він. “Ця мала масштабність частково пояснюється обмеженнями фізичної архітектури, яка контролює кубіти. Наш новий чип покращує ці обмеження.”

Квантові системи

Одним з основних вимог ефективної квантової системи є робота кубітів при температурах близько нуля, або -273,15 градусів. Причина цієї температурної вимоги полягає в тому, щоб кубіти не втрачали своєї властивості матерії чи світла, яка необхідна квантовим комп’ютерам для виконання спеціалізованих застосунків. 

Одним з причин, чому квантові системи часто включають багато дротів, є те, що вони працюють на основі інструкцій, які надходять у вигляді електричних сигналів.

Професор Рілі також є головним дослідником у Центрі інженерних квантових систем (EQUS). 

“Поточні машини створюють красиву решітку дротів для контролю сигналів; вони виглядають як перевернутий золотий гнізд або люстра. Вони красиві, але фундаментально непрактичні. Це означає, що ми не можемо масштабувати машини для виконання корисних обчислень. Є реальна проблема входу-виводу,” – сказав професор Рілі.

За словами доктора Кушала Даса, старшого інженера апаратного забезпечення Microsoft та співавтора пристрою, “Наш пристрій позбавляє нас усіх цих дротів. З лише двома дротами, які передають інформацію на вході, він може генерувати контрольні сигнали для тисяч кубітів. Це змінює все для квантових обчислень.”

Лабораторії Microsoft Quantum

Новий чип був винайдений у лабораторіях Microsoft Quantum, розташованих в Університеті Сіднея. Партнерство об’єднує два різні світи для розробки інноваційних підходів до інженерних завдань.

“Будування квантового комп’ютера, можливо, є найбільш складним інженерним завданням 21-го століття. Це не може бути досягнуто за допомогою малої команди в університетській лабораторії в одній країні, але потребує масштабу, який надається глобальною технологічною компанією, як Microsoft,” – сказав професор Рілі.

“Через наше партнерство з Microsoft, ми не лише запропонували теоретичну архітектуру для подолання проблеми входу-виводу, а й побудували її.

“Ми продемонстрували це, розробивши спеціальний кремнієвий чип і підключивши його до квантової системи,” – сказав він. “Я впевнений, що це найрозвітліший інтегральний чип, який коли-небудь був побудований для роботи при глибоких кріогенних температурах.”

Недавно розроблений чип міг зіграти значну роль у розвитку квантових комп’ютерів, які є однією з найбільш революційних технологій, які ми можемо досягти. Квантові комп’ютери мають надзвичайно високу здатність до розв’язання проблем, які класичні комп’ютери не можуть розв’язати, таких як ті, що належать до криптографії, медицини, штучного інтелекту та багатьох інших.