Ο ελεγχόμενος πίνακας κβαντικών κουκκίδων σπάει ρεκόρ μεγέθους – Physics World

Ερευνητές στο QuTech στην Ολλανδία έχουν αναπτύξει έναν τρόπο ελέγχου μιας μεγάλης σειράς κβαντικών κουκκίδων με σχετικά μικρό αριθμό γραμμών ελέγχου. Η τεχνική είναι ένα σημαντικό βήμα προς την ανάπτυξη κλιμακούμενων κβαντικών συστημάτων για κβαντικούς υπολογιστές και άλλες κβαντικές τεχνολογίες.

Οι κβαντικές κουκκίδες είναι συλλογές ατόμων νανοκλίμακας που μπορούν να αποθηκεύσουν κβαντικές πληροφορίες με τη μορφή κβαντικών δυαδικών ψηφίων ή qubits, τα οποία αποτελούν τη βάση για τους κβαντικούς υπολογιστές. Προς το παρόν, ωστόσο, κάθε qubit απαιτεί τη δική του γραμμή ελέγχου, ή ηλεκτροστατική πύλη, για να χειριστεί την κβαντική του κατάσταση. Εφόσον ένας πλήρως λειτουργικός κβαντικός υπολογιστής θα απαιτήσει εκατομμύρια qubits για να λειτουργήσει, αυτό συνεπάγεται την ανάγκη για εκατομμύρια γραμμές ελέγχου. Αυτό δεν είναι πολύ πρακτικό και είναι ένα από τα εμπόδια για την κλιμάκωση των κβαντικών τεχνολογιών.

Η QuTech ερευνητές, με επικεφαλής τον Μένο Βέλντχορστ, υιοθέτησε μια προσέγγιση «κοινόχρηστου ελέγχου» εμπνευσμένη από τις κλασικές αρχιτεκτονικές υπολογιστών τυχαίας πρόσβασης στις οποίες εκατομμύρια τρανζίστορ λειτουργούν με λίγες μόνο χιλιάδες γραμμές. Στην τεχνική τους, έφτιαξαν ένα κβαντικό τσιπ που φιλοξενούσε ένα σύστημα 16 κβαντικών κουκκίδων σε μια διάταξη 4×4 σαν σκακιέρα. "Οι κβαντικές κουκκίδες της διάταξης αντιμετωπίζονται συλλογικά χρησιμοποιώντας μερικές κοινόχρηστες τάσεις ελέγχου και μας επιτρέπουν να περιορίζουμε μη ζευγαρωμένες (οπές) περιστροφές σε κάθε τοποθεσία", εξηγεί. Φραντσέσκο Μπορσόι, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο QuTech και ο πρώτος συγγραφέας μιας μελέτης στο Φύση Νανοτεχνολογία στο έργο.

Μια αναλογία παρόμοια με αυτή των συμβατικών τσιπ υπολογιστών

«Με αυτόν τον τρόπο, η κλιμάκωση των γραμμών ελέγχου με τον αριθμό της κβαντικής κουκκίδας είναι υπογραμμική, υπακούοντας σε έναν «κανόνα ενοικίασης» με εκθέτη 0.5», συνεχίζει ο Borsoi, επικαλούμενος ένα μοτίβο νόμου ισχύος που παρατηρήθηκε από τον επιστήμονα της IBM EF Rent για την κλασική υπολογιστές τη δεκαετία του 1960. «Με άλλα λόγια, και επεκτείνοντας περαιτέρω την ιδέα, μπορούμε να φανταστούμε τον έλεγχο ενός εκατομμυρίου qubits με μόνο περίπου χίλιες γραμμές ελέγχου».

Αν και χρειάζεται να γίνει πολύ περισσότερη δουλειά για να επιτευχθεί αυτός ο αριθμός, αυτός ο αριθμός θα αντιστοιχεί σε μια αναλογία παρόμοια με αυτή των συμβατικών τσιπ υπολογιστών, λέει.

Οι ερευνητές λύνουν την πρόκληση της αποστολής σημάτων ελέγχου σε εκατομμύρια qubits ταυτόχρονα

«Η αρχιτεκτονική μας έχει το πλεονέκτημα ότι είναι επεκτάσιμη, όπως ορίζεται από τον παράγοντα Rent's που έχει αποδειχθεί ότι είναι κλιμακωτός στην κλασική τεχνολογία», λέει. Κόσμος Φυσικής. «Οι συστοιχίες crossbar αυτού του τύπου θα μπορούσαν έτσι ίσως να χρησιμοποιηθούν ως κελιά μονάδων μεγαλύτερων δομών και να συνδεθούν για να σχηματίσουν ένα δίκτυο καταχωρητών κβαντικών υπολογιστών».

Οι ερευνητές σχεδιάζουν τώρα να επικεντρωθούν σε τρόπους συντονισμού τέτοιων μεγάλων συστοιχιών κβαντικών κουκκίδων με αξιόπιστο τρόπο. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει μεθόδους μηχανικής μάθησης που θα μπορούσαν να επιτρέψουν κλιμακωτό και αυτόνομο συντονισμό των κβαντικών κουκκίδων και των αλληλεπιδράσεών τους. «Σκοπεύουμε επίσης να διερευνήσουμε πώς να εκτελούμε επιλεκτικές κβαντικές λειτουργίες σε τέτοιες συστοιχίες, ελαχιστοποιώντας ταυτόχρονα τη διαφωνία σήματος και να αναπτύξουμε πολύ ομοιόμορφες πλατφόρμες υλικού που διευκολύνουν όλες τις παραπάνω προκλήσεις», λέει ο Borsoi.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/controllable-quantum-dot-array-breaks-size-record/