НОВОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ
Масштабирование квантовых компьютеров: ученые RIKEN соединяют удаленные кремниевые кубиты
Квантовые биты QuBits Физика атомных частиц
Исследователи RIKEN соединили два физически удаленных кремниевых спиновых кубита, используя метод, называемый когерентным спиновым шаттлом, что является важным шагом на пути к крупномасштабным квантовым вычислениям. Этот прорыв преодолевает проблему соединения удаленных друг от друга квантовых точек, что является критическим препятствием при масштабировании квантовых компьютеров с сотен до миллионов кубитов.
Соединение двух удаленных друг от друга кубитов поможет разработать более крупные и сложные квантовые компьютеры на основе кремниевых квантовых точек.
В демонстрации, которая обещает помочь масштабировать квантовые компьютеры на основе крошечных точек кремния, физикам RIKEN удалось соединить два кубита — базовую единицу квантовой информации — которые физически удалены друг от друга.
Многие крупные ИТ-игроки, в том числе такие, как IBM, Google и Microsoft, спешат разработать квантовые компьютеры, некоторые из которых уже продемонстрировали способность значительно превосходить обычные компьютеры для определенных типов вычислений. Но одной из самых больших проблем при разработке коммерчески жизнеспособных квантовых компьютеров является возможность масштабировать их от сотен или около того кубитов до миллионов кубитов.
С точки зрения технологий, одним из лидеров в области крупномасштабных квантовых вычислений являются кремниевые квантовые точки диаметром несколько десятков нанометров. Ключевым преимуществом является то, что они могут быть изготовлены с использованием существующей технологии производства кремния. Но одно препятствие заключается в том, что, хотя соединить две квантовые точки, расположенные рядом друг с другом, несложно, оказалось сложно соединить квантовые точки, расположенные далеко друг от друга.
Связывание двух удаленных кубитов
Рисунок 1: Исследователи RIKEN соединили два отдаленных кубита (красная и синяя сферы с черными стрелками и серыми конусами слева и справа) путем когерентного перемещения одного из кубитов (синие сферы).
Предоставлено:
«Чтобы соединить много кубитов, нам нужно плотно втиснуть многие из них на очень маленькую площадь», — говорит Акито Ноири из Центра новых наук о материи RIKEN. «И очень сложно использовать провода для соединения таких очень плотно упакованных кубитов».
Теперь Нури и его коллеги реализовали двухкубитный логический вентиль между физически удаленными кремниевыми спиновыми кубитами (рис. 1).
«Несмотря на то, что в этой области было проделано много работы с использованием различных подходов, впервые кому-то удалось продемонстрировать надежный логический элемент, образованный двумя удаленными друг от друга кубитами», — говорит Нури. «Демонстрация открывает возможность масштабирования квантовых вычислений на основе кремниевых квантовых точек».
Акито Ноири Дистанционная Команда Кубита
Акито Ноири (крайний справа) и его коллеги продемонстрировали логический вентиль, основанный на двух удаленных друг от друга кубитах, связанных когерентным челночным движением.
Чтобы соединить два кубита.
Команда использовала метод, известный как когерентное спиновое перемещение, которое позволяет перемещать кубиты с одним спином по массиву квантовых точек, не влияя на их фазовую когерентность — важное свойство квантовых компьютеров, поскольку они переносят информацию. Этот метод включает в себя проталкивание электронов через массив кубитов с помощью приложения напряжения.
Хотя физическое расстояние между двумя кубитами было относительно коротким, Ноири уверен, что его можно увеличить в будущих исследованиях. «Мы хотим увеличить расстояние примерно до микрометра или около того», — говорит он. «Это сделает метод более практичным для использования в будущем».
