Квантни компјутери: Нови силицијумски чип нас приближава, каже његов креатор

Андрев Дзурак воли да размишља у смислу велике слике, чак и ако није све у фокусу тек сада.

Професор инжењера на Универзитету Нови Јужни Велс у Сиднеју и директор аустралијског националног објекта за израду, Дзурак има за циљ да створи први практични квантни рачунар. Он верује да је недавно откривени дизајн његовог тима за квантни компјутерски чип могао представљати кључни први корак ка тој дестинацији - и све се то заснива на архитектури силиконских чипова која покреће данашње рачунаре.

"Он пружа" визију "или" пут "до изградње квантног процесора великих размера, са милионима кубита који ће бити потребни за решавање низа важних проблема," каже он Инверсе.

Квантно рачунање је напредак који би сигурно био тхе дефинисање технолошког достигнућа 21. века - уз претпоставку, наравно, да можемо да га остваримо у наредних 83 године. То није извјесно, с обзиром на то да би потпуно оперативни квантни рачунар морао имати милионе квантних битова, или кубита, на сваком чипу. Они који се развијају на мјестима као што је Гоогле на врху су на око 50 кубита, без гаранције да се ови дизајни могу повећавати према горе.

Али, као што Дзурак и његови колеге истраживачи објашњавају у раду објављеном у петак Натуре Цоммуницатионс они верују да њихов дизајн може бити изграђен тако да укључује потребну менажерију кубита, од којих свака користи предности квантне чудности да превазиђе ограничења бинарног и брзо решава проблеме који би узимали традиционалне рачунаре милионима година.

"Ово је врло једноставна аналогија, али претпостављам да би могло да се каже да је то као да је тим за пуцање у луњу имао комплетан дизајн за целу мисију, укључујући ракетне моторе, временски распоред фаза, модул за слетање, свемирска одела, итд ”, каже он. "Да бисте остварили велики пројекат, морате имати визију како се све уклапа заједно, и то је оно што смо жељели да урадимо са овим документом."

Џураков тим се фокусира на силиконске квантне чипове, један од пет главних кандидата за квантну рачунарску архитектуру. Његова главна предност је да је то проширење технологије силиконских чипова која је већ у употреби, што нуди груби водич за то како направити кубите довољно мале да стану милионе на једном чипу.

"Претпостављам да је поштено рећи да не бих посветио већи дио свог животног рада силиконским битовима ако не мислим да је то прави пут", каже он, иако признаје да може да минијатурира те кубите. створити додатна питања. “Ово је заправо важна предност у односу на друге кубите, јер то значи да можете спакирати много више кубита на један чип, али такође ствара неке изазове у добивању толико контролних линија у малом волумену. Делимично, то је један од кључних изазова које наш рад има за циљ. “

Чињеница да ови чипови дијеле толико значајки са данашњим чиповима такођер значи да се могу градити помоћу материјала који су већ доступни и који се користе. Овај чланак даље објашњава како овај дизајн решава више техничких проблема као што су исправљање грешака у кубитовим прорачунима и изградња кола које су потребне за контролу и читање свих тих милиона квантних компоненти.

Колико нас то ближе приближава стварном, практичном квантном компјутеру?

"Желимо да почнемо да користимо процес производње силицијумских чипова да бисмо направили мали (рецимо 10-кбитни) систем први - то је циљ број један - за који се надамо да ћемо постићи за 3 до 5 година", каже Џурак. “Онда желимо да изградимо већи ниво интеграције, са циљем да кажемо 100 кбитова за око 6-10 година. На око 100 кбитова имали бисмо прототип који би се онда могао наставити даље повећавати током времена, али који би се већ могао примијенити на неке занимљиве проблеме.

Џурак каже да су ти временски рокови у великој мјери зависни од тога колико улагања његова група прима. Остваривање визије тима о правом квантном компјутеру ће узети знатне ресурсе. Али барем та визија никада није била јаснија.

"Када сам почео да радим на дизајну, желео сам да видим како би изгледао комплетан" квантни рачунарски чип ", каже он. „То је било веома важно, јер је наглашено како предности коришћења силиција, тако и изазови израде целог квантног процесора. Остају веома реални инжењерски изазови, који ће узети моћ и одлучност да се ријеше, али сада имамо стварну мету на коју се можемо усмјерити."