完全に機能する量子コンピューターへの道のりで、もう 1 つの記録が破られました。シリコンで 6 キュービットの量子プロセッサを完全に制御できます。研究者は、これを技術の主要な足がかりと呼んでいます。
キュービット (または量子ビット) は、従来のコンピューティング ビットに相当する量子であり、より多くの情報を処理できる可能性があります。量子物理学のおかげで、それらは 1 または 0 だけでなく、同時に 2 つの状態になることができます。
トリッキーな部分は、多くのキュービットを希望どおりに動作させることです。そのため、このように 6 つにジャンプすることが重要です。最新の電子デバイスで使用されているのと同じ材料であるシリコンからそれらを使用できるため、この技術は潜在的により実行可能になります。
現在、量子コンピューティングの問題は 2 つの部分で構成されていると、オランダのデルフト工科大学の量子コンピューティング研究者である Stefan Philips 氏は述べています。十分な品質のキュービットの開発と、キュービットの大規模システムの作成を可能にするアーキテクチャの開発。
私たちの仕事は両方のカテゴリーに当てはまります。そして、量子コンピューターを構築するという全体的な目標には多大な努力が必要であるため、私たちは正しい方向に貢献したと言っても過言ではありません。
量子ビットは、90 ナノメートル (人間の髪の毛の直径は約 75,000 ナノメートル) 離れて一列に固定された個々の電子で構成されています。この一連の量子ドットは、標準的なプロセッサで使用されるトランジスタと同様の構造を使用してシリコンに埋め込まれています。
電子の準備、操作、監視の方法を慎重に改善することで、科学者チームは量子ビットの状態を提供する量子力学的特性であるスピンをうまく制御することができました。
研究者はまた、論理ゲートを作成し、要求に応じて 2 つまたは 3 つの電子のもつれシステムを低いエラー率で作成することができました。
科学者たちは、マイクロ波、磁場、電位を使用して電子のスピンを制御および読み取り、量子ビットのように操作し、必要に応じて互いに相互作用させました。
この研究では、シリコン内の量子ビット数の境界を押し広げ、高い初期化精度、高い読み出し精度、単一量子ビット ゲートの高精度、および 2 つの量子ビットでの状態の高精度を達成します」と科学者は言います。
本当に重要なのは、記録的な数のキュービットを使った 1 つの実験で、これらすべての特性をまとめて実証していることです。
これまでのところ、シリコンにうまく組み込まれ、必要な品質レベルに制御されているのは 3 キュービット プロセッサだけです。したがって、このタイプのキュービットで何が可能になるかという点で、これは大きな前進です。
キュービットを作成するには、より多くのキュービットが一緒に使用されている超伝導体を含むさまざまな方法があり、科学者はまだどの方法が最適かを考え出しています。
シリコンの利点は、すべての生産とサプライチェーンがすでに確立されていることです。つまり、科学研究所から実際のマシンへの移行がより簡単になるはずです。作業は、キュービットの記録をさらに押し上げ続けています。
慎重に設計すれば、シングル キュービットと同じ精度を維持しながら、シリコン スピン キュービットの数を増やすことができます」と、デルフト工科大学のエンジニア Mateusz Madzik は述べています。
私たちの研究で開発された重要な構成要素は、将来の反復でさらに多くの量子ビットを追加するために使用できます。
この研究は、Nature 誌に掲載されました。
2022-10-03 17:15:45
著者: Vitalii Babkin