อาเรย์ควอนตัมดอทที่ควบคุมได้ทำลายสถิติขนาด - Physics World

อาเรย์ควอนตัมดอทที่ควบคุมได้ทำลายสถิติขนาด - Physics World

ประทับเวลา: 10 ตุลาคม 2023 7:00 น.

รูปถ่ายของชิปควอนตัมที่โฮสต์อาร์เรย์คานขนาด 16 จุดควอนตัม ซึ่งผสานรวมเข้ากับรูปแบบกระดานหมากรุกได้อย่างลงตัว
รูปถ่ายของชิปควอนตัมที่โฮสต์อาร์เรย์คานขนาด 16 จุดควอนตัม ซึ่งผสานเข้ากับลวดลายกระดานหมากรุกได้อย่างลงตัว (ได้รับความอนุเคราะห์จาก Marieke de Lorijn จาก QuTech)

นักวิจัยที่ QuTech ในประเทศเนเธอร์แลนด์ได้พัฒนาวิธีการควบคุมจุดควอนตัมจำนวนมากโดยมีเส้นควบคุมจำนวนค่อนข้างน้อย เทคนิคนี้เป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาระบบควอนตัมที่ปรับขนาดได้สำหรับการประมวลผลควอนตัมและเทคโนโลยีควอนตัมอื่นๆ

จุดควอนตัมคือกลุ่มอะตอมระดับนาโนที่สามารถจัดเก็บข้อมูลควอนตัมในรูปแบบของบิตควอนตัมหรือคิวบิต ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน แต่ละควิบิตต้องใช้สายควบคุมหรือประตูไฟฟ้าสถิตของตัวเองเพื่อควบคุมสถานะควอนตัม เนื่องจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทำงานได้เต็มรูปแบบจะต้องใช้คิวบิตหลายล้านคิวบิตในการทำงาน นี่จึงหมายความว่าจำเป็นต้องมีสายควบคุมหลายล้านสาย สิ่งนี้ใช้ไม่ได้ในทางปฏิบัติมากนัก และเป็นหนึ่งในอุปสรรค์ในการขยายขนาดเทคโนโลยีควอนตัม

พื้นที่ คิวเทค นักวิจัย นำโดย เมนโน เวลด์ฮอร์สต์ได้นำแนวทาง "การควบคุมร่วมกัน" มาใช้ ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากสถาปัตยกรรมการประมวลผลแบบเข้าถึงโดยสุ่มแบบคลาสสิก ซึ่งทรานซิสเตอร์หลายล้านตัวทำงานด้วยเส้นเพียงไม่กี่พันเส้น ในเทคนิคของพวกเขา พวกเขาได้สร้างชิปควอนตัมที่ใช้ระบบ 16 จุดควอนตัมในอาร์เรย์ขนาด 4×4 ที่มีลักษณะคล้ายกระดานหมากรุก “จุดควอนตัมของอาเรย์ได้รับการแก้ไขร่วมกันโดยใช้แรงดันไฟฟ้าควบคุมที่ใช้ร่วมกันสองสามตัว และช่วยให้เราจำกัดการหมุน (รู) ที่ไม่มีการจับคู่ในแต่ละไซต์” อธิบาย ฟรานเชสโก บอร์ซัวนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ QuTech และเป็นผู้เขียนงานวิจัยคนแรกใน นาโนเทคโนโลยีธรรมชาติ ในการทำงาน

อัตราส่วนที่ใกล้เคียงกับอัตราส่วนในชิปคอมพิวเตอร์ทั่วไป

“ด้วยวิธีนี้ การปรับขนาดของเส้นควบคุมด้วยหมายเลขจุดควอนตัมจะเป็นเส้นใต้เชิงเส้น โดยเป็นไปตาม 'กฎการเช่า” โดยมีเลขชี้กำลัง 0.5” บอร์ซอยกล่าวต่อ โดยอ้างถึงรูปแบบกฎกำลังที่สังเกตโดยนักวิทยาศาสตร์ของ IBM EF Rent สำหรับคลาสสิก คอมพิวเตอร์ในทศวรรษ 1960 “กล่าวอีกนัยหนึ่ง และด้วยการยืดแนวคิดออกไปอีก เราสามารถจินตนาการถึงการควบคุมหนึ่งล้านคิวบิตด้วยสายควบคุมเพียงประมาณหนึ่งพันบรรทัด”

แม้ว่าจะต้องทำงานอีกมากก่อนที่จะถึงจำนวนนี้ แต่ตัวเลขนี้จะสอดคล้องกับอัตราส่วนที่คล้ายกับอัตราส่วนในชิปคอมพิวเตอร์ทั่วไป เขากล่าว

“สถาปัตยกรรมของเรามีข้อได้เปรียบในการขยายขนาดตามที่กำหนดโดยปัจจัยของค่าเช่าที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถปรับขนาดได้ในเทคโนโลยีคลาสสิก” เขากล่าว โลกฟิสิกส์. "อาร์เรย์คานประเภทนี้อาจใช้เป็นเซลล์หน่วยที่มีโครงสร้างขนาดใหญ่และเชื่อมต่อเพื่อสร้างเครือข่ายของการลงทะเบียนการคำนวณควอนตัม"

ขณะนี้นักวิจัยวางแผนที่จะมุ่งเน้นไปที่วิธีการปรับแต่งอาร์เรย์ดอทควอนตัมขนาดใหญ่ในลักษณะที่เชื่อถือได้ ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับวิธีการเรียนรู้ของเครื่องที่สามารถปรับขนาดจุดควอนตัมและการโต้ตอบของพวกมันได้โดยอัตโนมัติ "เรายังวางแผนที่จะตรวจสอบวิธีการดำเนินการควอนตัมแบบเลือกสรรในอาเรย์ดังกล่าว ในขณะเดียวกันก็ลดสัญญาณรบกวนข้าม และพัฒนาแพลตฟอร์มวัสดุที่มีความสม่ำเสมอซึ่งเอื้อต่อความท้าทายข้างต้นทั้งหมด" บ่อซอยกล่าว

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก โลกฟิสิกส์