"Hot Qubits" jsou tady a řídí vaši budoucnost …

Minulý měsíc vědci z celého světa dělají historické objevy o kvantových bitech nebo qubitech. Nejdůležitějším faktorem prostředí pro vstup kvantových počítačů do komerčních oblastí je nízká teplotní tolerance qubitů; Dříve mohli fungovat pouze při teplotách blízkých absolutní nule, protože qubit, který uchovává svůj kvantový stav, se zhroutí, pokud je „pozorován“ nebo ovlivněn vnějšími faktory. Například foton, který narazí na qubit, způsobí jeho zhroucení a kompenzaci tepelné vibrace blízké částice, takže mnoho vědců pracuje na vybudování kvantových systémů, které mohou pracovat nad těmito nízkými teplotami. Takové úsilí by je vyvedlo z laboratoře a do komerční oblasti. V tomto článku se podíváme na nejnovější vědecké výzkumy, které dokazují, že „horké qubity“ jsou nyní skutečné i při pokojové teplotě.

Inovativní „Hot Qubit“ od Sydney Researchers

Tým vědců z UNSW Sydney pracoval na vyřešení problému s požadavky na absolutní nulové qubitové požadavky a může mít řešení, které funguje s normálním křemíkem. Tester je testovací buňka kvantové procesorové jednotky, která dokáže fungovat při teplotách až 1,5 Kelvina. I když to zní extrémně chladně, stále je to 15krát více než ty, které produkují ostatní, včetně Google a IBM. Výsledky tohoto výzkumu byly publikovány v Nature.

Vědci z UNSW Sydney stojí vedle ředicího chladiče, který umožňuje qubits pracovat při extrémně nízkých teplotách. Obrázek s laskavým svolením UNSW Sydney

Vědci vytvořili kvantové čipy, které mohou pracovat s tradičními křemíkovými čipy. Když jsou tyto dva čipy umístěny vedle sebe při nízkých teplotách, mohou řídit čtení a zápis kvantových výpočtů.

Kvantový čip je při nízkých teplotách umístěn vedle tradičního křemíkového čipu. Obrázek s laskavým svolením UNSW Sydney

Aby demonstroval proveditelnost designu, jiný tým na druhé straně světa v Nizozemsku použil stejnou technologii k vytvoření hot qubit, který funguje podle očekávání. Konstrukce využívá dva qubity uvězněné v dvojici kvantových teček, všechny vložené do křemíku. Tento výzkum byl průkopnický v tom, že jiné laboratoře mohly tuto hodnotu teploty replikovat pomocí zařízení v hodnotě několika tisíc dolarů. . To znamená, že i malé a střední podniky mají přístup ke svým vlastním kvantovým počítačům, což znamená, že tuto technologii lze vybudovat pomocí křemíkové technologie, což znamená, že ji lze snadno integrovat do stávajících elektronických návrhů, přenášet data do těchto systémů a interpretovat výsledky.

Intel a QuTech provádějí simultánní průzkumy s UNSW na Hot Qubits

Ve stejný den zveřejnili vědci v Sydney svá zjištění o „horkých qubitech“, Intel také zveřejnil vlastní výzkum horkých qubitů. Společnost Intel, jeden z předních světových poskytovatelů procesorů a paměťových technologií, uzavřela partnerství s QuTech a vytvořila „hot qubit“, který může pracovat při teplotách až 1,1 Kelvina. Ačkoli není tak vysoká jako UNSW, značka 1,1 Kelvina je stále dosažitelná teplota (ve srovnání s absolutní nulou) s použitím levného vybavení. Vědci projektu také publikovali svá zjištění v Nature. Qubit navržený týmem má 99,3% originálu, vysoce kvalitní qubit s vysokým stupněm kvantové separace mezi státy. Výkon rotačních qubitů je však minimálně ovlivněn, když teploty dosáhnou 1,25 stupně Kelvina.

Izotopově čistá destička, kterou společnost Intel používá k vytvoření produkčního proudu spin qubit v procesní technologii 300 mm. Obrázek s laskavým svolením Walden Kirsch / Intel Corporation

Design napájený standardní křemíkovou technologií ukazuje design jediného qubitového ovládání pomocí rezonance a elektronického čtení spinů pomocí metody Pauliho blokování spinů. Zobrazené zařízení také ukazuje dva nezávislé qubits konzistentní ovládání a otočnost od 0,5 MHz do 18 MHz. Protože jej lze integrovat do standardní silikonové technologie, qubit, řídicí obvod a kvantové procesory vyvinuté společnostmi Intel a QuTech jsou v jednom zařízení.

Ruští vědci nově definují „horký Qubit“ pomocí Qubitů při pokojové teplotě

Zatímco týmy v Sydney a Intel vytvořily qubits, které pracují při teplotách nad absolutní nulou, tým z Ruska spolu s kolegy ze Švédska, Maďarska a Spojených států vyvinuli metodu pro výrobu qubitů při pokojové teplotě. Výzkum v Nature Communications ukázal, že qubits fungují při pokojové teplotě, když jsou zakotveny v bodových nedokonalostech diamantů; toho je dosaženo nahrazením atomu uhlíku atomem dusíku. Výroba takových diamantů však může být nákladným výrobním úsilím. Tady stoupá ruský vedoucí tým.

Vědci zjistili, že mohou stabilizovat spin qubits s bodovými defekty pomocí kvantových jamek. Obrázek s laskavým svolením MISIS

Tým zjistil, že karbid křemíku je vhodnou náhražkou diamantu při použití laseru k narušení defektu krystalu. Když jsou bombardovány fotony, nedokonalé luminiscence a výsledná spektroskopie ukazují šest různých vrcholů (PL1 až PL6). Právě tyto vrcholy ukazují schopnost SiC použít jako qubit, a tedy jaká struktura je požadována. Proto metoda vytváření qubitů při pokojové teplotě bude používat chemickou depozici par SiC, nízkonákladovou alternativu k diamantu. Objev použití SiC v kvantových qubitech vedl k magnetometrům, biosenzorům a kvantovým technologiím. Vysoce přesný internet založený na SiC.

Budoucnost Hot Qubits

Horký qubit, který může běžet na kousku křemíku vedle stávajících komponent, způsobí revoluci v počítačovém průmyslu. Zatímco konvenčním kvantovým počítačům zbývá ještě deset nebo dva roky, tyto pokroky v qubitové technologii ukazují, jak kvantová technologie není, v laboratořích zůstane neomezeně dlouho a nakonec se stane veřejností. Není známo, jak kvantové technologie ovlivní elektronické inženýry, protože nevíme, kam až bude kvantová integrace zajít. Budou zařízení muset nasadit kvantové zabezpečení? Pouze čas ukáže.