2D Array of Semiconductor Dome care funcționează ca procesor cuantic

Schema procesorului cuantic cu patru cupole, realizată folosind tehnologia de fabricație a semiconductorilor. Credit: Nico Hendrickx (QuTech)

Inima oricărui computer, unitatea sa centrală de procesare, este construită folosind tehnologia semiconductoarelor, care este capabilă să stocheze miliarde de tranzistoare pe un singur cip. Acum, cercetătorii din grupul lui Menno Veldhorst de la QuTech, o colaborare între TU Delft și TNO, au arătat că această tehnologie poate fi utilizată pentru a construi o colecție bidimensională de cuburi care să funcționeze ca procesor cuantic. Lucrările lor, o piatră de hotar pentru tehnologia cuantică de escaladare, au fost publicate astăzi (24 martie 2021) în Natură.

Calculatoarele cuantice au potențialul de a rezolva probleme imposibil de rezolvat cu computerele clasice. În timp ce dispozitivele cuantice actuale dețin zeci de biți – blockchain-ul de bază al tehnologiei cuantice – un viitor computer cuantic universal capabil să execute orice algoritm cuantic este probabil format din milioane până la miliarde de biți. Cantitățile cu puncte cuantice promit că vor fi o abordare scalabilă, deoarece pot fi determinate folosind tehnici standard de fabricație a semiconductorilor. Veldhorst: „Prin plasarea a patru astfel de qubituri într-o rețea două câte două, demonstrând controlul universal asupra întregului qubit și operând un circuit cuantic care încurcă întregul qubit, am făcut un pas important înainte în realizarea unei abordări de scalare pentru calculul cuantic . ”

Un întreg procesor cuantic

Electronii prinși la punctele cuantice, structuri semiconductoare cu dimensiuni de doar zeci de nanometri, au fost studiate de mai bine de două decenii ca platformă pentru informații cuantice. În ciuda tuturor promisiunilor, scalarea dincolo de logica cu două cuburi a rămas evazivă. Pentru a sparge acest obstacol, grupurile Menno Veldhorst și Giordano Scappucci au decis să adopte o abordare complet diferită și au început să lucreze cu găuri (adică lipsă de electroni) în germaniu. Folosind această abordare, aceiași electrozi necesari pentru a determina cantitățile pot fi folosiți și pentru a le controla și confunda. „Nicio structură suplimentară mare nu ar trebui adăugată în apropierea fiecărei cupole, astfel încât domurile noastre să fie aproape identice cu tranzistoarele de pe un cip de computer”, spune Nico Hendrickx, student absolvent în grupul lui Menno Veldhorst și primul autor al articolului. “Mai mult, am preluat un control excelent și putem asambla cuburile după dorință, permițându-ne să programăm unul, doi, trei și patru cuburi, promițând circuite cuantice foarte compacte”.

Menno Veldhorst și Nico Hendrickx

Menno Veldhorst și Nico Hendrickx stau lângă configurația care găzduiește procesorul cuantic cu germaniu. Credit: Marieke de Lorijn (QuTech)

2D este cheia

După ce a creat cu succes primul qubit de puncte cuantice de germaniu în 2019, numărul de coți din cipurile lor s-a dublat în fiecare an. „Patru coți nu fac în niciun caz un computer cuantic universal, desigur”, spune Veldhorst. “Dar prin plasarea cuburilor într-o grilă două câte două, acum știm cum să controlăm și să unim cuburile de-a lungul unor direcții diferite.” Orice arhitectură reală pentru integrarea unui număr mare de cuburi necesită ca acestea să fie interconectate pe două dimensiuni.

Germaniul ca platformă foarte agilă

Demonstrarea logicii cu patru domuri în germaniu determină cel mai înalt nivel al câmpului punctelor cuantice și marchează un pas important către cupola rețelelor semiconductoare dense și bidimensionale. Pe lângă compatibilitatea sa cu producția avansată de semiconductori, germaniu este, de asemenea, un material foarte versatil. Are proprietăți fizice interesante, cum ar fi cuplarea orbitei rotative și poate contacta materiale precum supraconductorii. Germaniul este considerat o platformă excelentă în unele tehnologii cuantice. Veldhorst: „Acum că știm cum să producem germaniu și să folosim un set de cuburi, calea informațiilor cuantice despre germaniu poate începe cu adevărat”.

Referință: „Un procesor cuantic cu patru cupole de germaniu” de NW Hendrickx, WIL Lawrie, M. Russ, F. van Riggelen, SL de Snoo, RN Schouten, A. Sammak, G. Scappucci și M. Veldhorst, 24 martie 2021, Natură.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03332-6

Finanțare: Cercetarea este susținută de NWO, Consiliul olandez pentru cercetare.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nanofibrele centrifugale multifuncționale pun un nou efect asupra măștilor COVID-19

Figura (A) Ilustrația schematică a procesului de producție a nanofibrelor polimerului centrifug polimer multispinning. (B) Nanofibrele polimerice sunt rotite de sistem. O...

Arheologii găsesc dovezi din monumentele de câini domestici din Peninsula Arabică Antică

Situat în regiunea tărâmurilor Alula, în nord-vestul Arabiei Saudite, acest cimitir este acum rar construit pe pământ pentru Arabia Neolitică-Calcolitică și este un ajutor...

Pe măsură ce straturile de gheață s-au topit, nivelul mării a crescut până la 18 metri

Se știe că creșterea nivelului mării datorită schimbărilor climatice este o amenințare majoră. Noile cercetări au arătat că evenimentele anterioare de pierdere a...

Oamenii de știință identifică genele umane care luptă împotriva infecției cu SARS-CoV-2

Vedere microscopică a coronavirusului. Credit: Yeti punctat Cercetările indică controlul genelor care stimulează interferonul SARS-CoV-2 Copie Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebis au...

Noua tehnică „Mașina timpului” dezvăluită pentru măsurarea celulei

Celulele dendritice (roșii / verzi co-colorate) într-un folicul limfoid (fragment de peyer) drenează intestinul (albastru). Credit: Wang Cao și Shengbo Zhang, WEHI Utilizând o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.