Νέα ρεκόρ για τους κβαντικούς υπολογιστές (βίντεο)

Posted on 15/10/2014

0


Δύο ερευνητικές ομάδες οι οποίες εργάζονται στα ίδια εργαστήρια στο UNSW Australia ανακάλυψαν ξεχωριστές «λύσεις» προς την κατεύθυνση της δημιουργίας πανίσχυρων κβαντικών υπολογιστών.

Οι ομάδες δημιούργησαν δύο ομάδες κβαντικών bit (qubits)- τα δομικά στοιχεία των κβαντικών υπολογιστών- που επεξεργάζονται κβαντικά δεδομένα με ακρίβεια άνω του 99%. Τα αποτελέσματα της δουλειάς των δύο ομάδων δημοσιεύθηκαν ταυτόχρονα στο Nature Nanotechnology.

«Για να γίνουν πραγματικότητα οι κβαντικοί υπολογιστές πρέπει να λειτουργούμε τα bit με πολύ χαμηλά ποσοστά/ ρυθμούς λάθους» αναφέρει ο Andrew Dzurak, Scientia Professor και διευθυντής του Australian National Fabrication Facility στο UNSW. «Ανακαλύψαμε δύο παράλληλους τρόπους για τη δημιουργία ενός κβαντικού υπολογιστή σε πυρίτιο, ο καθένας εκ των οποίων επιδεικνύει αυτή την εκπληκτική ακρίβεια» προσθέτει ο Andrea Morello, επίκουρος καθηγητής της σχολής Ηλεκτρολογίας Μηχανολογίας και Τηλεπικοινωνιών του UNSW.

Andrew Dzurak and Andrea Morello, with paper lead authors (L-R) Menno Veldhorst and Juha Muhonen.

Andrew Dzurak, Andrea Morello,και Menno Veldhorst, Juha Muhonen.

Οι δύο ομάδες, οι οποίες συνεργάζονται επίσης με το ARC Centre for Excellence for Quantum Computation&Communication Technology, είχαν επιδείξει σημαντικά επιτεύγματα στο αντικείμενο το 2012 και το 2013. Τώρα, η ομάδα του Dzurak βρήκε έναν τρόπο να δημιουργήσει ένα qubit «τεχνητού ατόμου» με μια συσκευή παρεμφερή στα τρανζίστορ πυριτίου που χρησιμοποιούνται στις καταναλωτικές ηλεκτρονικές συσκευές (MOSFET). Ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Menno Veldhorst, επικεφαλής συντάκτης του paper που περιγράφει το εν λόγω qubit, χαρακτηρίζει «εκπληκτικό το ότι μπορούμε να φτιάξουμε ένα τόσο ακριβές qubit χρησιμοποιώντας σε γενικές γραμμές τα ίδια μέσα που έχουμε στα laptops και τηλέφωνά μας».

Καλλιτεχνική απεικόνιση κυματοσυνάρτησης ηλεκτρονίου (μπλε) περιορισμένο σε κρύσταλλο πυριτίου

Καλλιτεχνική απεικόνιση κυματοσυνάρτησης ηλεκτρονίου (μπλε) περιορισμένο σε κρύσταλλο πυριτίου

Στο μεταξύ, η ομάδα του Morello σπρώχνει το qubit «φυσικού» ατόμου φωσφόρου στα όρια των επιδόσεών του. Κατά τον Dr. Juha Muhonen, μεταδιδακτορικό ερευνητή και επικεφαλής συντάκτη του paper, «το άτομο φωσφόρου περιέχει στην ουσία δύο qubit: το ηλεκτρόνιο και τον πυρήνα. Ειδικά με τον πυρήνα έχουμε πετύχει ακρίβεια κοντά στο 99,99%. Αυτό σημαίνει ένα λάθος για κάθε 10.000 κβαντικές διεργασίες». Όπως επισημαίνει ο Dzurak, αν και υπάρχουν μέθοδοι διόρθωσης λαθών, η αποτελεσματικότητα είναι εγγυημένη μόνο εάν λαμβάνουν χώρα λιγότερο από το 1% των περιπτώσεων. «Τα πειράματά μας είναι ανάμεσα στα πρώτα σε στερεά κατάσταση και τα πρώτα που έγιναν ποτέ σε πυρίτιο, τα οποία πληρούν αυτές τις προδιαγραφές».

Το επόμενο βήμα για τους ερευνητές είναι η δημιουργία ζευγών εξαιρετικά ακριβών κβαντικών bit. Οι μεγάλοι κβαντικοί υπολογιστές αναμένεται να αποτελούνται από χιλιάδες ή εκατομμύρια qubit και πιθανώς να ενσωματώνουν τόσο φυσικά όσο και τεχνητά άτομα.

Η ομάδα του Morello πέτυχε επίσης παγκόσμιο ρεκόρ στον «χρόνο συνοχής» για ένα μεμονωμένο κβαντικό bit που κρατήθηκε σε στερεά κατάσταση. Ο χρόνος συνοχής είναι το πόσο μπορεί να διατηρηθεί η κβαντική πληροφορία πριν χαθεί. Όσο μεγαλύτερο το χρονικό διάστημα αυτό, τόσο πιο εύκολη είναι η διεξαγωγή μακρών ακολουθιών διεργασιών, και ως εκ τούτου πιο σύνθετων υπολογισμών. Ειδικότερα, η ομάδα ήταν σε θέση να αποθηκεύσει κβαντική πληροφορία σε έναν πυρήνα φωσφόρου για πάνω από 30 δευτερόλεπτα, «μία αιωνιότητα στον κβαντικό κόσμο», όπως επισημαίνει ο Morello.
naftemporiki.gr – newsroom.unsw.edu.au