В Австралии физики создали первую квантовую «интегральную схему»

  • 31 Окт, 2018 day
    | Текст: Антон Конрад

Еще один шаг к квантовому будущему.

Австралийские ученые создали первую полноценную «квантовую» кремниевую микросхему, способную исполнять все манипуляции с кубитами без помощи «внешних» приборов.

Университетская команда Эндрю Дзурак, которая проводила эксперименты | Фото: unsw.edu.au / Paul Henderson-Kelly

Результаты их опытов и перспективы ее применения были представлены в научном журнале Nature Communications.

«Классические технологии «печати» микросхем позволят нам создавать миллионы кубитов внутри одного чипа.

Это крайне важно для создания универсальных квантовых вычислительных машин, способных корректировать свои собственные ошибки и работать неограниченно долго», — заявил Эндрю Дзурак из университета Нового Южного Уэльса.

Дзурак и его коллеги по университету уже несколько лет разрабатывают компоненты, необходимые для сборки полноценного полупроводникового квантового компьютера.

Так, в 2010 году они создали квантовый одноэлектронный транзистор, а в 2012 году — полноценный кремниевый кубит на основе атома фосфора-31.

В 2013 году они собрали новую версию кубита, которая позволяла почти со 100% точностью считывать данные из него и оставалась стабильной очень долго.

В октябре 2015 года Дзурак и его команда сделали первый шаг к созданию первого кремниевого квантового компьютера, объединив два кубита в модуль, выполняющий логическую операцию ИЛИ.

Недавно им удалось защитить их от помех, сделав большой шаг в сторону создания «рабочей» квантовой машины.

Оставался один шаг – научиться объединять подобные кубиты, используя те же полупроводниковые технологии, что и сами ячейки квантовой памяти.

Сделать это было крайне тяжело, так как «обычные» полупроводниковые кубиты могут взаимодействовать друг с другом лишь на небольшом расстоянии.

Решив эту проблему два года назад, австралийские ученые задумались о том, как можно «склеить» кубиты в единое целое и научиться «печатать» их так, как это делают производители электроники при создании микросхем.

Плодом этих размышлений стали первые планы по созданию квантовых «микросхем», представленные командой Дзурака в прошлом декабре.

Эти идеи, как отмечает Дзурак, его команде недавно удалось воплотить на практике, используя так называемую КМОП-технологию – одну из самых распространенных и отработанных методик изготовления микросхем.

Ученые применили ее для «печати» всех компонентов кубитов, а также микроволновых излучателей, квантовых точек и транзисторов, необходимых для корректной записи новых данных в квантовую ячейку памяти.

Работу этого чипа ученые проверили, записав и считав произвольные наборы данных в два соседних кубита.

Как показал этот эксперимент, время работы ячеек памяти несколько снизилось, упав до четверти микросекунды. При этом они были достаточно стабильными, а манипуляции с индивидуальными кубитами не вносили помехи в содержимое их соседей.

Вероятность появления ошибок в их работе, как отмечают ученые, пока составляет 5%, что достаточно мало для кремниевых узлами квантовых машин, но пока слишком много для создания полноценного универсального квантового компьютера, способного решать любые задачи.

Как надеются Дзурак и его коллеги, дальнейшие опыты и совершенствование технологий «печати» позволит им довести этот показатель до магической отметки в 1%, при достижении которой коррекция ошибок начинает работать даже на небольшом числе кубитов.

Подписывайтесь на Квибл в Viber и Telegram, чтобы быть в курсе самых интересных событий.

  • Последние записи

  • Больше из архива Наука и технологии