Undersøgelse viser løfte om kvanteberegning ved hjælp af fabriksfremstillede siliciumchips

Qubitten er byggestenen i kvanteberegning, analog med bit i klassiske computere. For at udføre fejlfrie beregninger, Fremtidens kvantecomputere har sandsynligvis brug for mindst millioner af qubits. Den seneste undersøgelse, offentliggjort i tidsskriftet PRX Quantum , foreslår, at disse computere kunne fremstilles med siliciumchips af industriel kvalitet ved hjælp af eksisterende fremstillingsprocesser, i stedet for at tage nye fremstillingsprocesser eller endda nyopdagede partikler i brug.

Til studiet, forskere var i stand til at isolere og måle kvantetilstanden af ​​en enkelt elektron (qubitten) i en siliciumtransistor fremstillet ved hjælp af en 'CMOS'-teknologi svarende til den, der bruges til at lave chips i computerprocessorer.

Desuden, elektronens spin viste sig at forblive stabil i en periode på op til ni sekunder. Det næste trin er at bruge en lignende fremstillingsteknologi til at vise, hvordan en række qubits kan interagere for at udføre kvantelogiske operationer.

Professor John Morton (London Center for Nanoteknologi ved UCL), medstifter af Quantum Motion, sagde:"Vi hacker processen med at skabe qubits, så den samme slags teknologi, som gør chippen i en smartphone, kan bruges til at bygge kvantecomputere.

"Det har taget 70 år for transistorudvikling at nå frem til, hvor vi er i dag inden for databehandling, og vi kan ikke bruge yderligere 70 år på at forsøge at opfinde nye fremstillingsprocesser til at bygge kvantecomputere. Vi har brug for millioner af qubits og en ultra-skalerbar arkitektur til at bygge dem, vores opdagelse giver os en plan for at genveje vores vej til kvantechipproduktion i industriel skala."

Forsøgene er udført af ph.d. studerende Virginia Ciriano Tejel (London Center for Nanoteknologi ved UCL) og kolleger, der arbejder i et lavtemperaturlaboratorium. Under drift, chipsene opbevares på køl, afkølet til en brøkdel af en grad over det absolutte nulpunkt (-273 grader Celsius).

Fru Ciriano Tejel sagde:"Hver fysikstuderende lærer i lærebøger, at elektroner opfører sig som små magneter med mærkelige kvanteegenskaber, men intet forbereder dig på følelsen af ​​undren i laboratoriet, at være i stand til at se dette 'spin' af en enkelt elektron med dine egne øjne, nogle gange peger op, nogle gange nede. Det er spændende at være en videnskabsmand, der forsøger at forstå verden og samtidig være en del af udviklingen af ​​kvantecomputere."

En kvantecomputer udnytter fysiske love, der normalt kun ses på atom- og subatomare niveau (f.eks. at partikler kan være to steder samtidigt). Kvantecomputere kunne være mere kraftfulde end nutidens supercomputere og i stand til at udføre komplekse beregninger, som ellers er praktisk talt umulige.

Mens anvendelserne af kvanteberegning adskiller sig fra traditionelle computere, de vil sætte os i stand til at være mere præcise og hurtigere på meget udfordrende områder såsom udvikling af lægemidler og håndtering af klimaændringer, samt flere hverdagsproblemer, der har et enormt antal variable – ligesom i naturen – såsom transport og logistik.