Australske forskere klarte å redusere feilraten i halvleder qubits, enhetscellene til en kvantecomputer, til et nivå på 0,04%. Dette baner vei for etablering av universelle datamaskiner, sier fysikere i tidsskriftet Nature Electronics.
I flere år nå har Dzurak og hans universitetskolleger utviklet komponentene som trengs for å sette sammen en fullverdig kvantedatamaskin i fast tilstand. Så i 2010 opprettet de en kvante enkeltelektrontransistor, og i 2012 - en fullverdig silisiumkvbit basert på fosfor-31-atomet.
I 2013 satte de sammen en ny versjon av qubit, som gjorde det mulig å lese data fra den med nesten 100% nøyaktighet og forble stabile i veldig lang tid. I oktober 2015 tok Dzurak og teamet hans det første skrittet mot å lage den første silisiumkvantnemaskinen ved å kombinere to qubits til en modul som utfører en logisk ELLER-operasjon.
Det var bare ett trinn igjen - å lære å kombinere lignende qubits ved å bruke de samme halvlederteknologiene som cellene i kvanteminnet selv. Det var ekstremt vanskelig å gjøre dette, siden "vanlige" halvlederkwitter bare kan samhandle med hverandre på kort avstand.
Etter å ha løst dette problemet for to år siden, tenkte australske forskere på hvordan de skulle "lime" qubits til en enkelt helhet og lære å "trykke" dem slik elektronikkprodusenter gjør når de lager mikrokretser. Frukten av disse refleksjonene var de første planene for opprettelse av kvante "mikrokretser", presentert av Dzurak-teamet i desember 2017.
Disse ideene, som bemerket av Dzurak, klarte teamet hans å utøve i fjor høst ved å bruke den såkalte CMOS-teknologien - en av de vanligste og velprøvde metodene for fremstilling av mikrokretser. Forskere har brukt det til å "skrive ut" alle komponentene i qubits, i tillegg til mikrobølgesendere, kvanteprikker og transistorer som kreves for å skrive nye data på riktig måte i en kvantehukommelsescelle.
Etter å ha løst dette problemet, tenkte fysikere på det neste store trinnet - for å lage en virkelig universell kvantecomputer, trengte de å få qubits til å fungere nesten perfekt, og gjorde feil ikke mer enn 1% av tiden. I dette tilfellet kan resten av problemene i arbeidet elimineres ved hjelp av spesielle feilkorreksjonsalgoritmer og logiske snarere enn fysiske qubits.
Som forskeren bemerker, er det to måter å forbedre nøyaktigheten til slike enheter - ved å forbedre utformingen av selve minnecellene og endre måten informasjon leses og skrives inn på dem. Australske fysikere tok den andre veien ved å bruke algoritmer og teknikker utviklet av sine teoretiske kolleger ved University of Sydney.
Salgsfremmende video:
De hjalp Zuraku og teamet hans med å endre strukturen på mikrobølgekontrollpulsene på en slik måte at antallet feil ved lesing eller skriving av data ble redusert med flere størrelsesordrer. Som et resultat gikk forskere ikke bare over "barrieren for feilretting", men omgåte også superledende og "atomare" qubits, som tidligere ble ansett som mer lovende for å lage komplekse kvantemaskiner.
I løpet av den nærmeste fremtiden planlegger begge grupper av forskere å utføre lignende målinger på kombinasjoner av flere qubits og mikrokretser som allerede har blitt opprettet av Dzurak og teamet hans i det siste. Forskere håper de vil være i stand til å redusere den totale feilfrekvensen til et nivå som vil tillate opprettelse av en fullverdig kvantedatamaskin i de kommende årene.
