Bestuurbare quantum dot-array breekt grootterecord – Physics World

Onderzoekers van QuTech in Nederland hebben een manier ontwikkeld om een ​​groot aantal kwantumdots te besturen met een relatief klein aantal controlelijnen. De techniek is een belangrijke stap in de richting van de ontwikkeling van schaalbare kwantumsystemen voor kwantumcomputing en andere kwantumtechnologieën.

Quantum dots zijn verzamelingen atomen op nanoschaal die kwantuminformatie kunnen opslaan in de vorm van kwantumbits, oftewel qubits, die de basis vormen voor kwantumcomputers. Momenteel heeft elke qubit echter zijn eigen controlelijn, of elektrostatische poort, nodig om zijn kwantumtoestand te manipuleren. Omdat een volledig functionele kwantumcomputer miljoenen qubits nodig heeft om te kunnen werken, impliceert dit de behoefte aan miljoenen besturingslijnen. Dit is niet erg praktisch en is een van de struikelblokken voor het opschalen van kwantumtechnologieën.

De QuTech onderzoekers, onder leiding van Menno Veldhorst, heeft een ‘gedeelde controle’-aanpak aangenomen, geïnspireerd door klassieke computerarchitecturen met willekeurige toegang, waarin miljoenen transistors worden bediend met slechts een paar duizend lijnen. Met hun techniek maakten ze een kwantumchip met een systeem van 16 kwantumdots in een 4×4 schaakbordachtige array. “De kwantumdots van de array worden collectief geadresseerd met behulp van een paar gedeelde stuurspanningen en stellen ons in staat om ongepaarde (gat)spins op elke locatie te beperken”, legt hij uit. Francesco Borsoi, een postdoctoraal onderzoeker bij QuTech en de eerste auteur van een onderzoek in Natuur Nanotechnologie op het werk.

Een verhouding vergelijkbaar met die in conventionele computerchips

“Op deze manier is de schaling van de controlelijnen met het kwantumpuntgetal sublineair, en gehoorzaamt het aan een ‘Rent-regel’ met een exponent van 0.5”, vervolgt Borsoi, daarbij verwijzend naar een machtswetpatroon waargenomen door de IBM-wetenschapper EF Rent voor klassieke computergebruik in de jaren zestig. “Met andere woorden, en door het concept verder uit te breiden, kunnen we ons voorstellen dat we een miljoen qubits kunnen besturen met slechts zo’n duizend controlelijnen.”

Hoewel er nog veel meer werk moet worden gedaan voordat dit aantal kan worden bereikt, zou dit cijfer overeenkomen met een verhouding die vergelijkbaar is met die in conventionele computerchips, zegt hij.

Onderzoekers hebben de uitdaging gevonden om controlesignalen tegelijk naar miljoenen qubits te sturen

"Onze architectuur heeft het voordeel dat ze schaalbaar is, zoals gedefinieerd door een Rent's-factor die schaalbaar is gebleken in de klassieke technologie", vertelt hij. Natuurkunde wereld. “Crossbar-arrays van dit type zouden dus misschien kunnen worden gebruikt als eenheidscellen van grotere structuren en met elkaar kunnen worden verbonden om een ​​netwerk van kwantumcomputerregisters te vormen.”

De onderzoekers zijn nu van plan zich te concentreren op manieren om zulke grote quantum dot-arrays op een betrouwbare manier af te stemmen. Het kan hierbij gaan om machine learning-methoden die schaalbare en autonome afstemming van de kwantumdots en hun interacties mogelijk maken. “We zijn ook van plan te onderzoeken hoe we selectieve kwantumbewerkingen in dergelijke arrays kunnen uitvoeren, terwijl we signaaloverspraak minimaliseren en zeer uniforme materiaalplatforms ontwikkelen die alle bovengenoemde uitdagingen mogelijk maken”, zegt Borsoi.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/controllable-quantum-dot-array-breaks-size-record/