Βρέθηκε «χαμένο κομμάτι του παζλ» για την τεχνολογία κβαντικών υπολογιστών

Μηχανικοί του UNSW Sydney κατάφεραν να «νικήσουν» ένα σημαντικό εμπόδιο στην υλοποίηση των κβαντικών υπολογιστών, ανακαλύπτοντας μια νέα τεχνική που, όπως λένε, θα επιτρέπει τον έλεγχο εκατομμυρίων spin qubits (των βασικών μονάδων πληροφορίας σε έναν κβαντικό επεξεργαστή πυριτίου).

Μέχρι τώρα οι μηχανικοί και επιστήμονες κβαντικών υπολογιστών δούλευαν με proof-of-concept μοντέλα κβαντικών επεξεργαστών επιδεικνύοντας έλεγχο μόλις λίγων qubits. Ωστόσο, σε πρόσφατη έρευνά τους, που δημοσιεύτηκε στο Science Advances, η ομάδα βρήκε κάτι που αποκαλεί «χαμένο κομμάτι παζλ» στην αρχιτεκτονική κβαντικού υπολογιστή, που εκτιμάται πως παρέχει τη δυνατότητα ελέγχου εκατομμυρίων qubits που απαιτούνται για ασυνήθιστα πολύπλοκους υπολογισμούς.

Ο Τζάριντ Πλα, του School of Electrical Engineering and Telecommunications του UNSW, είπε ότι η ομάδα του ήθελε να λύσει το πρόβλημα που απασχολεί τον κβαντικό κλάδο εδώ και δεκαετίες: Πώς θα ελέγχονται όχι λίγα, μα εκατομμύρια qubits χωρίς να καταλαμβάνεται χώρος λόγω περισσότερων καλωδιώσεων, να χρησιμοποιείται περισσότερος ηλεκτρισμός και να αυξάνεται η θερμότητα.

Η λύση περιελάμβανε πλήρη επανασχεδιασμό της δομής ενός τσιπ πυριτίου: Αντί να έχουν χιλιάδες καλώδια ελέγχου στο ίδιο τσιπ που επίσης πρέπει να περιέχει εκατομμύρια qubits, η ομάδα εξέτασε τη βιωσιμότητα της δημιουργίας ενός μεγάλου μαγνητικού πεδίου πάνω από το τσιπ που θα μπορούσε να ελέγχει όλα τα qubits ταυτόχρονα. Σε αυτό το πλαίσιο, έβαλαν ένα νέο εξάρτημα πάνω από το τσιπ: Ένα κρυστάλλινο πρίσμα που αποκαλείται διηλεκτρικό αντηχείο (dielectric resonator). Όταν τα μικροκύματα κατευθύνονται εκεί, εστιάζει το μήκος κύματος των μικροκυμάτων σε πολύ μικρότερο μέγεθος.

Σχετικές δοκιμές/ πειράματα ήταν επιτυχείς, και το επόμενο βήμα αναμένεται να είναι η απλοποίηση του σχεδιασμού «near-term» κβαντικών επεξεργαστών πυριτίου.