Pada najveća prepreka za kvantne računare?

Istraživači su razvili novu arhitekturu za kvantni čip u kojoj kubiti razmenjuju podatke pomoću vibracija, čak i kada nisu jedan pored drugog. Autori tvrde da bi ovakav pristup mogao da pripremi teren za kvantne računare sa više od milion kubita.

Studija je objavljena 15. juna u časopisu APL Quantum. Bavi se jednim od najvećih problema vodećih kvantnih procesora, a to je što kubiti teško dele kvantne informacije sa onima koji im nisu direktni susedi.

Preporučujemo

Za velike sisteme to je ozbiljna prepreka. Što je čip veći, to je važnije da se i udaljeni kubiti međusobno povežu.

Kako rade kvantne fononske veze

Naučnici su svoj pristup nazvali Quantum Phononic Links, skraćeno QPL. Za prenos informacija koriste fonone, kvazičestice koje nose energiju vibracije. Postojeće metode, na primer površinski akustični talasi, traže složen dizajn i dodatni hardver.

"Jedan od ključnih izazova u kvantnom računarstvu je povezivanje kubita na većim udaljenostima", rekao je Maksim Mironov, vanredni profesor poluprovodničkih materijala i uređaja na Univerzitetu Warwick u Velikoj Britaniji i prvi autor studije. Prema njegovim rečima, novi koncept koristi fonone kao kvantnu magistralu, pa udaljeni kubiti mogu da razmenjuju informacije, a rešenje ostaje u potpunosti kompatibilno sa poluprovodničkom tehnologijom.

Za demonstraciju su napravili prototip kvantnog procesora od silicijuma sa tankim slojem kristala germanijuma. Materijal su nazvali kompresivno napregnuti germanijum na silicijumu (cs-GoS). Germanijum je koristan jer ima prirodna svojstva koja smanjuju dekoherenciju, odnosno gubitak kvantnih informacija zbog spoljašnjih smetnji.

Istraživači su se fokusirali na kubite zasnovane na spinu šupljina. Šupljina je mesto na kome nedostaje elektron, a ponaša se kao čestica sa spinom. Smer tog spina nosi podatke, onako kako jedinice i nule čine klasični zapis.

Autori navode da njihova metoda povezuje kubite razdvojene manje od jednog mikrometra, ali i one udaljene do 300 milimetara, što je oko 11,8 inča.

Zašto je veza između udaljenih kubita važna

Takva povezanost je neophodna da bi tehnike za ispravljanje kvantnih grešaka radile u celom velikom sistemu. Naučnici smatraju da druge predložene metode, među njima takozvano preusmeravanje naboja i površinski akustični talasi, imaju ograničenja kada je reč o veličini i očuvanju koherencije.

Prema autorima, fononske veze nude i interfejs za hibridne kvantne sisteme. To bi omogućilo povezivanje poluprovodničkih kubita sa drugim kvantnim platformama, uključujući kvantno računarstvo u oblaku.

Kombinaciju fononskog inženjeringa i fizike spina šupljina oni vide kao obećavajuću osnovu za buduće kvantne arhitekture. Reč je o tvrdnjama samih autora studije, a koliko će se kvantni čip ovog tipa pokazati u većim sistemima, tek treba da se vidi.

(Telegraf.rs)