Australialaiset tutkijat pystyivät alentamaan virhetason puolijohdekvbiteissä, kvanttitietokoneen yksikkökennoissa, tasolle 0,04%. Tämä valmistaa tietä universaalien tietokoneiden luomiseen, fyysikot sanovat Nature Electronics -lehdessä.
Dzurak ja hänen yliopistokaverinsa ovat jo useita vuosia kehittäneet komponentteja, joita tarvitaan täysikokoisen solid-state-kvantitietokoneen kokoamiseen. Joten vuonna 2010 he loivat kvantti yksielektroni-transistorin ja vuonna 2012 - täysimittaisen piibbitin, joka perustuu fosfori-31-atomiin.
Vuonna 2013 he kokosivat uuden version qubitistä, joka mahdollisti sen tietojen lukemisen lähes sataprosenttisella tarkkuudella ja pysyi vakaana erittäin pitkään. Lokakuussa 2015 Dzurak ja hänen tiiminsä ottivat ensimmäisen askeleen kohti ensimmäisen piikvanttitietokoneen luomista yhdistämällä kaksi kbittiä moduuliksi, joka suorittaa loogisen TAI-toiminnon.
Jäljellä oli vain yksi askel - oppia kuinka yhdistää samanlaisia kvittejä käyttämällä samoja puolijohdeteknologioita kuin itse kvanttimuistin solut. Tätä oli erittäin vaikea tehdä, koska”tavalliset” puolijohdekvbitit voivat olla vuorovaikutuksessa vain lyhyen matkan päässä.
Ratkaistuaan tämän ongelman kaksi vuotta sitten, australialaiset tutkijat miettivät, kuinka "liimata" kvbittejä yhdeksi kokonaisuudeksi ja oppia "tulostamaan" ne samalla tavalla kuin elektroniikan valmistajat tekevät mikrosiruja luotaessa. Näiden pohdintojen hedelmä oli ensimmäinen suunnitelma kvanttisten "mikropiirien" luomiseksi, jonka Dzurak-ryhmä esitti joulukuussa 2017.
Nämä ajatukset, kuten Dzurak huomautti, hänen tiiminsä onnistui toteuttamaan käytännössä viime syksynä käyttämällä ns. CMOS-tekniikkaa - yhtä yleisimmistä ja todistetuimmista tekniikoista mikropiirien valmistuksessa. Tutkijat ovat käyttäneet sitä "tulostaa" kaikki kvbittikomponentit, samoin kuin mikroaaltosäteilijät, kvanttipisteet ja transistorit, joita tarvitaan uuden datan oikeaseen kirjoittamiseen kvanttimuistisoluun.
Ratkaistuaan tämän ongelman, fyysikot miettivät seuraavaa suurta vaihetta - luodakseen todella universaalin kvantitietokoneen, heidän piti saada qubitit toimimaan melkein täydellisesti tekemällä virheitä enintään 1% ajasta. Tässä tapauksessa loput heidän työssään esiintyvät ongelmat voidaan poistaa käyttämällä erityisiä virheenkorjausalgoritmeja ja loogisia, ei fyysisiä kvitejä.
Kuten tutkija toteaa, on olemassa kaksi tapaa parantaa tällaisten laitteiden tarkkuutta - parantamalla itse muistisolujen suunnittelua ja muuttamalla tapaa, jolla tiedot luetaan ja kirjoitetaan niihin. Australialaiset fyysikot pitivät toista polkua käyttämällä algoritmeja ja tekniikoita, jotka heidän teoreettiset kollegansa olivat kehittäneet Sydneyn yliopistossa.
Mainosvideo:
He auttoivat Zurakua ja hänen ryhmäänsä muuttamaan mikroaaltosäätöpulssien rakennetta siten, että virheiden lukumäärä tietoja luettaessa tai kirjoitettaessa pieneni useilla kertaluokilla. Seurauksena on, että tutkijat eivät vain astuneet “virheenkorjauksen esteen” yli, vaan ohittivat myös suprajohtavat ja “atomiset” kvbitit, joita aiemmin pidettiin lupaavimpana monimutkaisten kvantikoneiden luomiseksi.
Lähitulevaisuudessa molemmat tutkijaryhmät suunnittelevat suorittavan samanlaisia mittauksia useiden jännitteiden ja mikropiiriyhdistelmien kanssa, jotka Dzurak ja hänen ryhmänsä ovat jo aikaisemmin luoneet. Tutkijat toivovat pystyvänsä vähentämään yleisen virhetason tasolle, joka mahdollistaa täysimittaisen kvantitietokoneen luomisen tulevina vuosina.
