Australske forskere var i stand til at reducere fejlprocenten i halvleder qubits, enhedscellerne på en kvantecomputer, til et niveau på 0,04%. Dette baner vejen for oprettelse af universelle computere, siger fysikere i tidsskriftet Nature Electronics.
I flere år har Dzurak og hans universitetskolleger udviklet de komponenter, der er nødvendige for at samle en fuldgyldig kvantecomputer i fast tilstand. Så i 2010 skabte de en kvante enkeltelektrontransistor, og i 2012 - en fuldgyldig siliciumkvbit baseret på fosfor-31-atomet.
I 2013 samlede de en ny version af qubit, hvilket gjorde det muligt at læse data fra det med næsten 100% nøjagtighed og forblev stabilt i meget lang tid. I oktober 2015 tog Dzurak og hans team det første skridt hen imod oprettelse af den første siliciumkvantecomputer ved at kombinere to qubits til et modul, der udfører en logisk ELLER-operation.
Der var kun et trin tilbage - at lære at kombinere lignende qubits ved hjælp af de samme halvlederteknologier som cellerne i kvantehukommelsen i sig selv. Det var ekstremt vanskeligt at gøre dette, da “almindelige” halvleder qubits kun kan interagere med hinanden på kort afstand.
Efter at have løst dette problem for to år siden, tænkte australske forskere på, hvordan man "limer" qubits i en enkelt helhed og lærer, hvordan man "udskriver" dem, som elektronikproducenter gør, når de opretter mikrokredsløb. Frugten af disse reflektioner var de første planer for oprettelse af kvante "mikrokredsløb", præsenteret af Dzurak-teamet i december 2017.
Disse ideer, som bemærket af Dzurak, formåede hans team at omsætte til praksis sidste efterår ved hjælp af den såkaldte CMOS-teknologi - en af de mest almindelige og beviste teknikker til fremstilling af mikrokredsløb. Videnskabsmænd har brugt det til at "udskrive" alle komponenter i qubits såvel som mikrobølgestyrere, kvantepunkter og transistorer, der er nødvendige for korrekt at skrive nye data til en kvantehukommelsescelle.
Efter at have løst dette problem, tænkte fysikere på det næste store skridt - for at skabe en virkelig universel kvantecomputer, var de nødt til at få deres qubits til at fungere næsten perfekt og begå fejl højst 1% af tiden. I dette tilfælde kan resten af problemerne i deres arbejde fjernes ved hjælp af specielle fejlkorrektionsalgoritmer og logiske snarere end fysiske qubits.
Som forskeren bemærker, er der to måder at forbedre nøjagtigheden af sådanne enheder - ved at forbedre designet til selve hukommelsescellerne og ændre måden, hvorpå information læses og skrives i dem. Australske fysikere tog den anden vej ved hjælp af algoritmer og teknikker udviklet af deres teoretiske kolleger ved University of Sydney.
Salgsfremmende video:
De hjalp Zuraku og hans team med at ændre strukturen i mikrobølgereguleringsimpulser på en sådan måde, at antallet af fejl ved læsning eller skrivning af data blev reduceret med flere størrelsesordrer. Som et resultat trådte forskere ikke kun over "barrieren for fejlkorrektion", men også forbigået superledende og "atomare" qubits, som tidligere blev betragtet som mere lovende for at skabe komplekse kvantemaskiner.
I den nærmeste fremtid planlægger begge forskergrupper at udføre lignende målinger på kombinationer af flere qubits og mikrokredsløb, der allerede er oprettet af Dzurak og hans team i fortiden. Forskere håber, at de vil være i stand til at reducere den samlede fejlprocent til et niveau, der tillader oprettelse af en fuldt udbygget kvantecomputer i de kommende år.
