Altı kübitlik silikon kuantum işlemcinin tam kontrolü

Delft Teknoloji Üniversitesi ve TNO arasındaki bir işbirliği olan QuTech’teki araştırmacılar, tamamen birlikte çalışabilir bir dizide rekor altı silikon bazlı spin kübit tasarladılar. Daha da önemlisi, kübitler, yeni bir çip tasarımı, otomatik kalibrasyon prosedürü ve kübitleri başlatmak ve okumak için yeni yöntemlerle elde edilen düşük bir hata oranında çalışabilir. Bu ilerlemeler, ölçeklenebilir silikon tabanlı bir kuantum bilgisayarın geliştirilmesine katkıda bulunacaktır. Sonuçlar bugün Nature’da yayınlandı.

Klasik bir bilgisayarın basit bir parçasının kuantum karşılığı olan kübitleri üretmek için çeşitli malzemeler kullanılabilir, ancak büyük ölçekli bir kuantum bilgisayarı oluşturmak için hangi malzemelerin en iyi olacağını kimse bilmiyor. Şimdiye kadar, yüksek kaliteli qubit işlemlerine sahip kuantum silikon çiplerinin yalnızca daha küçük gösterimleri yapıldı. Şimdi, Profesör Levin Vandersiben liderliğindeki QuTech araştırmacıları, düşük hata oranlarında çalışan altı kübitlik bir silikon çipi ürettiler. Bu, silikon kullanan, hataya dayanıklı bir kuantum bilgisayara doğru büyük bir adımdır.

Kübit yapmak için, tek tek elektronlar, 90 nanometre aralıklı altı “kuantum noktasından” oluşan doğrusal bir diziye yerleştirilir. Bir silikon çipteki kuantum nokta matrisi, her bilgisayar çipinin ortak bir bileşeni olan bir transistöre çok benzer yapılardan oluşur. Kuantum mekaniğinin spin adı verilen bir özelliği, 0 veya 1 mantık durumunu belirleyen oryantasyonu ile bir kübiti tanımlamak için kullanılır. Ekip, dönüşü kontrol etmek ve bireysel elektronları ölçmek ve yapmak için ince ayarlanmış mikrodalga radyasyonu, manyetik alanlar ve elektrik potansiyelleri kullandı. birbirleriyle etkileşime geçin.

İlk yazar Bay Stephan Phillips, “Günümüzün kuantum hesaplama zorluğu iki bölümden oluşuyor” dedi. “Yeterince kaliteli kübitler geliştirmek ve birinin büyük kübit sistemleri inşa etmesine izin veren bir mimari geliştirmek. Çalışmamız her iki kategoriye de uyuyor. Ve bir kuantum bilgisayarı inşa etmenin genel amacı muazzam bir çaba olduğundan, şunu söylemek adil olur. doğru istikamette katkı sağlamış olduk” dedi.

Elektron dönüşü hassas bir özelliktir. Elektromanyetik ortamdaki küçük değişiklikler dönüş yönünün dalgalanmasına neden olur ve bu da hata oranını artırır. QuTech ekibi, elektronların spin durumlarını hazırlamak, kontrol etmek ve okumak için yeni yöntemlerle önceki kuantum noktaları mühendisliği deneyimlerini temel aldı. Bu yeni kübit düzenini kullanarak, talep üzerine iki veya üç elektronlu mantık kapıları ve dolaşma sistemleri oluşturabilirler.

50’den fazla kübit içeren kuantum dizileri, süper iletken kübitler kullanılarak üretildi. Bununla birlikte, silikon kuantum cihazlarına araştırmadan endüstriye daha kolay geçiş vaadini veren, silikon mühendisliği altyapısının küresel olarak kullanılabilirliğidir. Silikon, belirli mühendislik zorluklarını beraberinde getiriyor ve QuTech ekibinin bu çalışması bile, kaliteden ödün vermeden yalnızca silikonda üç kübite kadar diziler tasarlayabilir.

Bu makale, hassas mühendislik yoluyla, tek tek kübitler için aynı hassasiyeti korurken silikon döndürme kübitlerinin sayısını artırmanın mümkün olduğunu göstermektedir. Ortak yazar Dr.

Profesör Vandersypen, “Bu yazıda, silikondaki kübitlerin zarfını zorluyoruz, yüksek başlatma doğruluğu, yüksek okuma doğruluğu, yüksek tek kübit geçit doğruluğu ve yüksek 2 kübit durum doğruluğu elde ediyoruz” dedi. “Gerçekten göze çarpan şey, tüm bu özellikleri rekor sayıda bit üzerinde tek bir deneyde birlikte göstermiş olmamızdır.”