Computerele cuantice: noul chip de siliciu ne face mai aproape, spune creatorul acestuia

Andrew Dzurak îi place să gândească în ceea ce privește imaginea de ansamblu, chiar dacă nu tocmai a intrat în centrul atenției.

Un profesor de inginerie la Universitatea din New South Wales din Sydney și directorul australian National Fabrication Facility, obiectivul lui Dzurak este de a crea primul calculator cuantic practic. Și crede că proiectul său recent dezvăluit pentru un cip de calculator cuantic ar putea reprezenta un prim pas crucial pentru acea destinație - și totul se bazează pe arhitectura de chipuri de siliciu care compensează computerele de astăzi.

"Oferă o" viziune "sau o" cale "pentru a construi un procesor cuantic la scară largă, cu milioane de qubiți care vor fi necesari pentru a rezolva o serie de probleme importante", spune el Invers.

Cuantificarea cuantică este un avans care ar putea fi, fără îndoială definind realizările tehnologice ale secolului XXI - presupunând, bineînțeles, că le putem scoate din urmă în următorii 83 de ani. Aceasta nu este o certitudine, având în vedere că un calculator cuantic complet operațional ar trebui să aibă milioane de biți cuantice sau qubits pe fiecare cip. Cele aflate în curs de dezvoltare în locuri cum ar fi Google top out la aproximativ 50 qubits, fără garanție aceste modele pot scala în sus.

Dar, după cum explică Dzurak și colegii săi într-o lucrare publicată vineri, Comunicații de natură, ei cred că designul lor poate fi construit pentru a include meniurile de quibite necesare, fiecare beneficiind de o ciudățenie cuantică pentru a depăși limitele problemelor binare și rezolva rapid problemele care ar lua calculatoarele tradiționale de milioane de ani.

"Aceasta este o analogie foarte simplistă, dar cred că ați putea spune că este un pic cam ca atunci când echipa Moonshot a avut un design complet pentru întreaga misiune, inclusiv motoarele cu rachete, calendarul etapelor, modulul de aterizare, costumele spațiului, etc ", spune el. "Pentru a realiza un mare proiect, trebuie să aveți o viziune asupra modului în care se potrivește totul, și asta ne-am propus să facem cu această lucrare".

Echipa lui Dzurak se concentrează pe chipsuri de siliciu, unul dintre cei cinci candidați principali pentru arhitectura cuantică a computerului. Avantajul său principal este acela că este o extensie a tehnologiei cu cip de siliciu deja în uz, care oferă un ghid aspru pentru a face chibiții suficient de mici pentru a se potrivi cu milioane pe un singur cip.

"Cred ca este corect sa spun ca nu as fi dedicat majoritatea muncii mele de viata la qubit-urile de siliciu daca nu cred ca sunt calea potrivita", spune el, desi recunoaste capacitatea de miniaturizare a acestor quibite poate creați alte probleme. "Acesta este de fapt un avantaj important fata de alte qubite, pentru ca inseamna ca puteti impacheta multi qubite pe un singur cip, insa creeaza si unele provocari pentru a obtine atat de multe linii de control intr-un volum mic. În parte, aceasta este una dintre provocările cheie pe care lucrarea noastră ne propune să o abordăm."

Faptul că aceste cipuri împărtășesc atât de multe caracteristici cu chips-urile de astăzi înseamnă, de asemenea, că pot fi construite folosind materialele deja disponibile și utilizate. Hârtia detaliază în detaliu modul în care acest proiect rezolvă probleme mai tehnice cum ar fi corectarea erorilor în calculele qubit și construirea circuitelor necesare pentru a controla și citi toate acele milioane de componente cuantice.

Deci, cât de mult ne apropie asta de un calculator cuantic real și practic?

"Vrem să începem să folosim procesele de fabricare a cipurilor de siliciu pentru a face un mic sistem (să zicem 10-qubit) mai întâi - acesta este primul obiectiv - pe care sperăm să îl realizăm în 3 până la 5 ani", spune Dzurak. "Atunci vrem să construim un nivel mai ridicat de integrare, urmărind să zicem 100 de qubits în aproximativ 6-10 ani. La aproximativ 100 de qubits am avea un prototip care ar putea continua să crească în timp, dar care ar putea fi deja aplicat unor probleme interesante."

Dzurak spune că aceste intervale de timp depind foarte mult de investiția pe care o primește grupul. Realizarea viziunii echipei asupra unui adevărat calculator cuantic va necesita resurse substanțiale. Dar cel puțin această viziune nu a fost niciodată mai clară.

"Când am început această lucrare de proiectare, am vrut să am o vizualizare a ceea ce ar putea să arate un chip computerizat cuantic", spune el. "A fost foarte important, deoarece a subliniat atât beneficiile utilizării siliciului, cât și provocările de a face un întreg procesor cuantic. Există provocări ingineriale foarte reale, care vor avea forța de gândire și hotărârea de a rezolva, dar acum avem un obiectiv real de a urmări ".