완전히 작동하는 양자 컴퓨터로 가는 경로에서 또 다른 기록이 깨졌습니다. 실리콘에서 6큐비트 양자 프로세서를 완벽하게 제어하는 것입니다. 연구원들은 이것을 기술의 주요 디딤돌이라고 부릅니다.
큐비트(또는 양자 비트)는 고전 컴퓨팅 비트의 양자 동등물이며 잠재적으로 훨씬 더 많은 정보를 처리할 수 있습니다. 양자 물리학 덕분에 1이나 0이 아닌 동시에 두 가지 상태가 될 수 있습니다.
까다로운 부분은 많은 큐비트가 원하는 방식으로 작동하도록 하는 것이므로 이와 같이 6개로 점프하는 것이 중요합니다. 최신 전자 장치에 사용되는 것과 동일한 재료인 실리콘으로 작업할 수 있는 능력은 이 기술을 잠재적으로 더 실용적으로 만듭니다.
오늘날 양자 컴퓨팅의 문제는 두 부분으로 구성되어 있다고 네덜란드 델프트 공과 대학의 양자 컴퓨팅 연구원인 스테판 필립스(Stefan Philips)는 말합니다. 충분한 품질의 큐비트 개발 및 큐비트의 대규모 시스템 생성을 허용하는 아키텍처 개발.
우리의 작업은 두 범주에 모두 맞습니다. 그리고 양자 컴퓨터를 구축한다는 전체적인 목표는 엄청난 노력을 필요로 하기 때문에 우리가 올바른 방향으로 기여했다고 말하는 것이 타당하다고 생각합니다.
큐비트는 90나노미터(사람 머리카락의 지름은 약 75,000나노미터) 간격으로 일렬로 배열된 개별 전자로 구성됩니다. 이 양자점 라인은 표준 프로세서에 사용되는 트랜지스터와 유사한 구조를 사용하여 실리콘에 내장되어 있습니다.
전자가 준비, 조작 및 모니터링되는 방식을 세심하게 개선함으로써 과학자 팀은 큐비트 상태를 제공하는 양자 역학적 특성인 스핀을 성공적으로 제어할 수 있었습니다.
연구원들은 또한 낮은 오류율로 필요에 따라 2개 또는 3개의 전자로 구성된 논리 게이트 및 얽힘 시스템을 만들 수 있었습니다.
과학자들은 전자의 스핀을 제어하고 읽기 위해 마이크로파, 자기장 및 전위를 사용하여 큐비트처럼 조작하고 필요에 따라 서로 상호 작용하도록 했습니다.
이 연구에서 우리는 실리콘의 큐비트 수의 한계를 뛰어넘어 높은 초기화 정확도, 높은 판독 정확도, 단일 큐비트 게이트의 높은 정확도 및 2개의 큐비트로 상태의 높은 정확도를 달성합니다.”라고 과학자들은 말합니다.
정말 중요한 것은 우리가 기록적인 수의 큐비트를 사용하여 한 번의 실험에서 이러한 모든 특성을 함께 시연한다는 것입니다.
지금까지 3큐비트 프로세서만 실리콘에 성공적으로 구축되고 필요한 품질 수준으로 제어되었으므로 이러한 유형의 큐비트에서 가능한 측면에서 큰 진전입니다.
더 많은 큐비트가 함께 사용된 초전도체를 포함하여 큐비트를 생성하는 다양한 방법이 있으며 과학자들은 여전히 어떤 방법이 가장 좋은지 알아내고 있습니다.
실리콘의 장점은 모든 생산 및 공급망이 이미 구축되어 있다는 점입니다. 즉, 과학 실험실에서 실제 기계로의 전환이 더 쉬워야 합니다. 작업은 큐비트 기록을 훨씬 더 높이 계속 밀어 올리고 있습니다.
세심한 설계를 통해 단일 큐비트와 동일한 정확도를 유지하면서 실리콘 스핀 큐비트 수를 늘릴 수 있습니다.”라고 Delft University of Technology의 엔지니어 Mateusz Madzik이 말했습니다.
우리 연구에서 개발된 핵심 빌딩 블록은 향후 반복에서 더 많은 큐비트를 추가하는 데 사용할 수 있습니다.
이번 연구는 네이처 저널에 게재됐다.
2022-10-03 17:15:45
작가: Vitalii Babkin