«То, что у нас есть, меняет правила игры», — сказал руководитель группы Эндрю Дзурак, профессор Scientia и директор Австралийского национального производственного предприятия в UNSW.«Мы продемонстрировали двухкубитный логический вентиль — центральный строительный блок квантового компьютера — и, что немаловажно, сделали это на кремнии. Поскольку мы используем практически ту же технологию устройства, что и существующие компьютерные чипы, мы полагаем, что это будет Намного проще изготовить полномасштабный чип процессора, чем любой из ведущих разработок, основанных на более экзотических технологиях.
«Это делает создание квантового компьютера намного более возможным, поскольку он основан на той же производственной технологии, что и сегодняшняя компьютерная индустрия», — добавил он.Прогресс представляет собой последний физический компонент, необходимый для реализации обещания сверхмощных кремниевых квантовых компьютеров, которые используют науку об очень малых — странное поведение субатомных частиц — для решения вычислительных задач, которые недоступны даже сегодня. самые быстрые суперкомпьютеры.В классических компьютерах данные отображаются в виде двоичных битов, которые всегда находятся в одном из двух состояний: 0 или 1. Однако квантовый бит (или «кубит») может существовать в обоих этих состояниях одновременно, условие, известное как суперпозиция.
Операция с кубитом использует эту квантовую странность, позволяя выполнять множество вычислений параллельно (система с двумя кубитами выполняет операцию с 4 значениями, система с тремя кубитами — с 8 и т. Д.).«Для того, чтобы квантовые компьютеры стали реальностью, возможность проводить вычисления с одним и двумя кубитами имеет важное значение», — сказал Дзурак, который в 2012 году вместе руководил командой, продемонстрировавшей первый в истории кремниевый кубит, также сообщил в Nature.До сих пор было невозможно заставить два квантовых бита «разговаривать» друг с другом — и тем самым создать логический вентиль — с помощью кремния.
Но команда UNSW, работающая с профессором Кохеи М. Ито из японского университета Кейо, впервые сделала это.Результат означает, что все физические строительные блоки для квантового компьютера на основе кремния теперь успешно построены, что позволяет инженерам наконец приступить к задаче проектирования и создания работающего квантового компьютера.Ключевым преимуществом подхода UNSW является то, что они перенастроили «транзисторы», которые используются для определения битов в существующих кремниевых микросхемах, и превратили их в кубиты. «Кремниевый чип в вашем смартфоне или планшете уже содержит около одного миллиарда транзисторов, причем каждый транзистор имеет размер менее 100 миллиардных метра», — сказал д-р Менно Велдхорст, научный сотрудник UNSW и ведущий автор статьи в Nature.«Мы преобразовали эти кремниевые транзисторы в квантовые биты, убедившись, что с каждым из них связан только один электрон.
Затем мы сохраняем двоичный код 0 или 1 на« спине »электрона, который связан с крошечным магнитным полем электрона. поле ", — добавил он.Дзурак отметил, что команда недавно «запатентовала дизайн полномасштабного квантового компьютерного чипа, который позволил бы миллионам наших кубитов выполнять те типы вычислений, которые мы только что экспериментально продемонстрировали».
Он сказал, что следующим ключевым шагом для проекта будет определение подходящих отраслевых партнеров, с которыми можно будет работать для производства полномасштабного чипа квантового процессора.Такой полномасштабный квантовый процессор может найти широкое применение в секторах финансов, безопасности и здравоохранения, позволяя идентифицировать и разрабатывать новые лекарства за счет значительного ускорения компьютерного проектирования фармацевтических соединений (и минимизации длительных испытаний методом проб и ошибок); разработка новых, более легких и прочных материалов, от бытовой электроники до самолетов; и более быстрый поиск информации в больших базах данных.