ПОПУЛЯРНЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

Кадры

Фотогалерея

Новости

Модульный подход к созданию квантовых чипов / 14.07.2020

Источник: nature.com

 

Физики объединили множество отдельных алмазных квантовых микрочипов при помощи фотонной интегральной схемы и изготовили 128-кубитный чип — наиболее крупное на сегодняшний день устройство такого типа.

 

Кубит

 

Это квантовый разряд или наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере. Как и бит, кубит допускает два собственных состояния, обозначаемых |0⟩ и |1⟩, но при этом может находиться может находиться между нулём и единицей, то есть в состоянии суперпозиции:

A∗|0⟩+B∗|1⟩, где A и B любые комплексные числа, удовлетворяющие условию |A|2+|B|2=1.

Квантовые состояния могут распадаться, а кубиты — взаимодействовать друг с другом, что ограничивает время жизни вычислительной системы и приводит к появлению ошибок.

 

Чтобы компьютер можно было надежно использовать, нужно уложить время вычислений в рамки времени стабильной работы и добиться допустимо низкого уровня ошибок — такие требования приводят, в частности, к необходимости увеличения количества кубитов (по разным оценкам, до сотен и даже миллионов единиц в одном компьютере).

 

В то же время наращивать их число — сложная задача, поскольку в крупных системах труднее поддерживать стабильность квантовых состояний и избежать появления неодинаковых кубитов.

 

Исследователи из США под руководством Н. Вана и Тсунь-Цзюй Лу из Массачусетского технологического института использовали и исследовали один из возможных подходов к созданию квантового чипа. В роли кубитов выступали искусственные атомы — специальные дефекты кристаллической решетки алмаза, в которую физики при помощи сфокусированных ионных пучков встроили германиевые и кремниевые узлы. По своим квантовым свойствам такие дефекты похожи на обычный атом — они характеризуются основным и возбужденным уровнями энергии, которым отвечают состояния кубита, и переход между которыми осуществляется с испусканием или поглощением фотонов определенной частоты. Вместе с тем по сравнению с естественными атомами эти системы проще контролировать — они сразу располагаются внутри чипа в известном зафиксированном положении.

 

Вместо того, чтобы связывать все кубиты в едином алмазном образце, авторы изготавливали множество отдельных модулей, а затем отобрали качественные элементы и связали их с помощью фотонной интегральной схемы — системы алюминий-нитридных (AlN) волноводов (обменных каналов) на сапфировой подложке.

 

При помощи микроманипуляторов ученым удалось с требуемой точностью расположить модули в нужных местах схемы, соединив алмазные волноводы чипа с алюминий-нитридными волноводами на платформе.

 

В результате исследователи изготовили 128-канальный комбинированный чип из шестнадцати восьмиканальных алмазных модулей, экспериментально продемонстрировав перспективность модульного подхода к созданию квантовых чипов.

 


Другие новости по теме:
22.10.20 - Скорость звука ограничили 36 километрами
25.09.20 - Физики-предсказатели. Свойства молекул можно узнать до эксперимента
27.08.20 -  Промышленные лазеры, как источник аттосекундных импульсов
25.08.20 - Компактная атомная батарейка, со сроком службы — 20 лет
19.08.20 - Лидар, который видит на расстоянии 45 километров
TOP100 самых популярных
новостей
за месяц
Место Наименование Показов
1

Нанотехнологи из США и Японии разделили премию Испании

2 японских и 3 американских ученых стали лауреатами престижной премии принца Астурийского за научные и технические разработки в области нанотехнологий. Испания присудила награды японским ученым Сум

1007
2

Одноколесный велосипед с электромотором (видео)

Enicycle - это моторизованный одноколесный велосипед, сконструированный изобретателем из Словении Александером Полутником (Aleksander Polutnik). Научиться ездить на этом необычном средстве передвижени

170
3

Альтернативная энергетика – тема лучшего инновационного проекта молодых учёных РФ.

ДНК-диагностика инфекционных и наследственных заболеваний, альтернативная энергетика, новые технологии материаловедения – в числе основных проектов-победителей Всероссийского конкурса по поддерж

165
4

Над Европой обнаружен радиоактивный йод - 131

Следы радиоактивного йода были обнаружены в атмосфере многих европейских стран. Источник утечки пока не определен. Йод-131 в основном используется в фармацевтике. Он является побочным продуктом

162
5

Лунный камень стал источником кислорода

Исследователи из Кембриджа создали небольшой химический реактор, способный проводить процессы окисления и производство кислорода из лунного камня. В основе работы реактора лежит просто электромеханиче

161

Анонсы событий