Un réseau de points quantiques contrôlable bat un record de taille – Physics World

Un réseau de points quantiques contrôlable bat un record de taille – Physics World

Horodatage: 10 octobre 2023 7h00

Photographie de la puce quantique hébergeant le réseau crossbar de 16 points quantiques, parfaitement intégré dans un motif d'échiquier.
Photographie de la puce quantique hébergeant le réseau crossbar de 16 points quantiques, parfaitement intégré à un motif d'échiquier. (Avec l'aimable autorisation de Marieke de Lorijn pour QuTech)

Des chercheurs de QuTech aux Pays-Bas ont développé un moyen de contrôler un large éventail de points quantiques avec un nombre relativement restreint de lignes de contrôle. Cette technique constitue une étape importante vers le développement de systèmes quantiques évolutifs pour l’informatique quantique et d’autres technologies quantiques.

Les points quantiques sont des collections d'atomes à l'échelle nanométrique qui peuvent stocker des informations quantiques sous forme de bits quantiques, ou qubits, qui constituent la base des ordinateurs quantiques. Cependant, à l’heure actuelle, chaque qubit nécessite sa propre ligne de contrôle, ou porte électrostatique, pour manipuler son état quantique. Puisqu’un ordinateur quantique entièrement fonctionnel nécessitera des millions de qubits pour fonctionner, cela implique la nécessité de millions de lignes de contrôle. Ce n’est pas très pratique et constitue l’un des obstacles au développement des technologies quantiques.

Le QuTech chercheurs, dirigés par Menno Veldhorst, a adopté une approche de « contrôle partagé » inspirée des architectures informatiques classiques à accès aléatoire dans lesquelles des millions de transistors fonctionnent avec seulement quelques milliers de lignes. Dans leur technique, ils ont créé une puce quantique hébergeant un système de 16 points quantiques dans un tableau semblable à un échiquier 4 × 4. "Les points quantiques du réseau sont adressés collectivement à l'aide de quelques tensions de commande partagées et nous permettent de confiner les spins (trous) non appariés dans chaque site", explique Francesco Borsoï, chercheur postdoctoral à QuTech et premier auteur d'une étude en Natural Nanotechnology sur le travail.

Un ratio similaire à celui des puces informatiques classiques

"De cette façon, la mise à l'échelle des lignes de contrôle avec le nombre de points quantiques est sous-linéaire, obéissant à une 'règle de Rent' avec un exposant de 0.5", poursuit Borsoi, citant un modèle de loi de puissance observé par le scientifique d'IBM EF Rent pour les systèmes classiques. informatique dans les années 1960. "En d'autres termes, et en élargissant le concept, nous pouvons imaginer contrôler un million de qubits avec seulement un millier de lignes de contrôle."

Bien qu'il reste encore beaucoup à faire avant de pouvoir atteindre ce chiffre, ce chiffre correspondrait à un ratio similaire à celui des puces informatiques conventionnelles, dit-il.

"Notre architecture a l'avantage d'être évolutive telle que définie par un facteur de rente qui s'est avéré évolutif dans la technologie classique", explique-t-il. Monde de la physique. "Les réseaux Crossbar de ce type pourraient ainsi peut-être être utilisés comme cellules unitaires de structures plus grandes et connectés pour former un réseau de registres informatiques quantiques."

Les chercheurs prévoient désormais de se concentrer sur les moyens de régler de manière fiable des réseaux de points quantiques aussi grands. Cela pourrait impliquer des méthodes d’apprentissage automatique qui pourraient permettre un réglage évolutif et autonome des points quantiques et de leurs interactions. "Nous prévoyons également d'étudier comment effectuer des opérations quantiques sélectives dans de tels réseaux tout en minimisant la diaphonie du signal et de développer des plates-formes matérielles très uniformes qui facilitent tous les défis ci-dessus", explique Borsoi.

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