Холандски физици за пръв път демонстрираха двукубитови логически операции с електрони, движещи се върху силициев чип. Вместо да свързват неподвижни кубити със сложни кабели, изследователите са се научили да движат самите носители на квантова информация. Новият подход проправя пътя към мащабируеми квантови процесори.

В повечето сегашни квантови процесори позицията на кубитите е фиксирана и за да се накарат два кубита да си взаимодействат, е необходимо или да се изтеглят между тях контролни линии, или да се използват сложни мрежи от резонатори. С нарастването на броя на кубитите подобна фиксирана архитектура става все по-сложна. Екип от учени от изследователския център QuTech към Техническия университет в Делфт предлага елегантно решение: преместване насреща на електроните, носители на кубитите.

Новият метод conveyor-mode shuttling може да се сравни с движеща се писта за отделните електрони. Електрически сигнали се подават към силициев чип с масив от квантови точки, което създава напрежение с подвижна вълна. Заедно с него се движат и квантовите точки – капани за отделни електрони. Електроните се прехвърлят прецизно през чипа, като запазват квантовото си състояние. След като се отдалечат достатъчно, те започват да си взаимодействат.

„Като преместваме двата спина към центъра със 120 nm, което дава общо преместване от 240 nm, ние постигаме средна точност на двукубитовите гейтове от около 99%“, съобщават учените. – Освен това реализираме условно постселективно телепортиране на квантовото състояние между кубита, разположени на разстояние 320 nm един от друг, със средна точност на гейта от 87% и демонстрирайки потенциала на движещите се спинови кубити за нелокална обработка на квантова информация.“

Ключово предимство на технологията е материалът. Устройството е изработено от силиций-германий, от който са направени конвенционалните компютърни чипове. Това означава, че производството може да бъде внедрено в съществуващите фабрики за полупроводници, пише Nature. За разлика от свръхпроводящите кубита (изискващи охлаждане до температура, близка до абсолютната нула) или йонните капани (изискващи сложна оптика), силициевите спинови кубита са съвместими с технологиите, които полупроводниковата индустрия вече е усвоила.

Подвижните кубити откриват възможности, които не са достъпни за стационарните системи. Първо, възможно е динамично да се променя топологията на взаимовръзките точно по време на изчисленията. Второ, един и същ чип може да прилага различни протоколи за корекция на грешките, без да се променя хардуерът. Трето, възможно е да се прави разлика между областите, в които се натрупват „мръсни“ кубитити за измерване, и чистите области за изчисления.

Авторите на статията очакват мобилните кубити да се превърнат в универсална характеристика на бъдещите широкомащабни полупроводникови квантови процесори. Това е важна стъпка от лабораторните демонстрации към реалните квантови компютри, способни да решават полезни задачи.

Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.

С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.