The Future of Quantum Computing Could Live on a Cryogenic Chip
Andrew Dzurak suka berfikir dari segi gambaran besar, walaupun tidak semuanya telah menjadi tumpuan.
Profesor kejuruteraan di University of New South Wales di Sydney dan pengarah Kemudahan Fabrik Nasional Australia, matlamat Dzurak adalah untuk mencipta komputer kuantum praktikal pertama. Dan dia percaya reka bentuk pasukannya yang baru diterbitkan untuk cip komputer kuantum mungkin merupakan langkah pertama yang penting untuk tujuan itu - dan ia semua membina seni bina cip silikon yang menguasai komputer hari ini.
"Ia menyediakan 'visi' atau 'laluan' untuk membina pemproses kuantum berskala besar, dengan berjuta-juta qubit yang diperlukan untuk menyelesaikan pelbagai masalah penting," katanya. Songsang.
Pengkomputeran kuantum adalah pendahuluan yang boleh dikatakan yang mendefinisikan pencapaian teknologi abad ke 21 - dengan asumsi, tentu saja, kita dapat menariknya dalam 83 tahun ke depan. Itu tidak pasti, memandangkan komputer kuantum beroperasi sepenuhnya perlu mempunyai berjuta-juta bit kuantum, atau qubit, pada setiap cip. Yang sedang dibangun di tempat-tempat seperti Google teratas di sekitar 50 qubit, tanpa jaminan bahawa reka bentuk boleh meningkatkan ke atas.
Tetapi seperti Dzurak dan rakan-rakan penyelidiknya menerangkan dalam makalah yang diterbitkan pada Jumaat Komunikasi Alam, mereka percaya rekabentuknya boleh dibina untuk menyertakan keperluan yang diperlukan oleh setiap orang, masing-masing menggunakan kelebihan kuantum untuk mengatasi batasan perduaan dan dengan cepat menyelesaikan masalah yang akan mengambil komputer tradisional berjuta-juta tahun.
"Ini adalah analogi yang sangat sederhana, tetapi saya rasa anda boleh mengatakan ia agak seperti ketika pasukan moonshot mempunyai reka bentuk lengkap untuk keseluruhan misi, termasuk enjin roket, pemasaan peringkat, modul pendaratan, saman ruang, dll, "katanya. "Untuk merealisasikan satu projek besar, anda perlu mempunyai visi tentang bagaimana segala-galanya bersesuaian, dan itulah yang kami hantarkan dengan kertas ini."
Pasukan Dzurak menumpukan pada cip kuantum silikon, salah satu daripada lima calon utama untuk seni bina kuantum komputer. Kelebihannya adalah bahawa ia adalah lanjutan teknologi cip silikon yang telah digunakan, yang menawarkan panduan kasar untuk membuat qubit cukup kecil untuk menyesuaikan berjuta-juta pada cip tunggal.
"Saya fikir ia adil untuk mengatakan bahawa saya tidak akan menumpukan sebahagian besar pekerjaan saya kepada silikon qubit jika saya tidak fikir ia adalah cara yang betul untuk pergi," katanya, walaupun dia mengakui keupayaan untuk mensimulasikan mereka yang dapat mewujudkan lagi isu. "Ini sebenarnya merupakan kelebihan penting berbanding qubit lain, kerana ini bermakna anda boleh membungkus lebih banyak qubit ke cip tunggal, tetapi ia juga mewujudkan beberapa cabaran dalam mendapatkan banyak garis kawalan ke dalam jumlah kecil. Sebahagiannya adalah salah satu cabaran utama yang ditujukan kepada kertas kita."
Hakikat bahawa cip ini berkongsi banyak ciri dengan cip hari ini juga bermakna mereka boleh dibina menggunakan bahan-bahan yang sudah tersedia dan digunakan. Makalah ini mendedahkan lagi bagaimana reka bentuk ini menyelesaikan masalah teknikal seperti membetulkan kesilapan dalam pengiraan qubit dan membina litar yang diperlukan untuk mengawal dan membaca semua jutaan komponen kuantum tersebut.
Jadi, seberapa dekatnya ini membawa kita ke komputer quantum yang sebenar dan praktikal?
"Kami mahu mula menggunakan proses pembuatan cip silikon untuk membuat sistem yang kecil (katakan 10-qubit) terlebih dahulu - itu nombor satu gol - yang kami harap dapat dicapai dalam 3 hingga 5 tahun," kata Dzurak. "Kemudian kami ingin membina satu tahap integrasi yang lebih tinggi, bertujuan untuk mengatakan 100 qubit dalam sekitar 6-10 tahun. Sekitar 100 qubit kita akan mempunyai satu prototaip yang kemudiannya dapat terus meningkat dari masa ke masa, tetapi yang boleh digunakan untuk beberapa masalah yang menarik."
Dzurak mengatakan bahawa masa-masa itu sangat bergantung kepada berapa banyak pelaburan yang diterima oleh kumpulannya. Menyedari visi pasukan komputer kuantum sebenar akan mengambil sumber yang banyak. Tetapi sekurang-kurangnya penglihatan itu tidak pernah jelas.
"Apabila saya memulakan kerja reka bentuk ini, saya ingin mempunyai visualisasi apa yang lengkap seperti 'cip komputer kuantum,' katanya. "Ia sangat penting, kerana ia menyerlahkan kedua-dua faedah menggunakan silikon, dan juga cabaran untuk membuat pemproses kuantum keseluruhan. Terdapat cabaran kejuruteraan yang sangat nyata, yang akan mengambil kuasa otak dan keazaman untuk menyelesaikannya, tetapi kini kami mempunyai sasaran sebenar untuk menumpukan perhatian."
Bolehkah Kuantum Kuantum Terangkan Pasukan?
Kita sudah tahu bahawa dunia George Lucas dan syarikat yang dicipta untuk filem Star Wars tidak dimaksudkan untuk mematuhi sepenuhnya sains. Ambil contoh berapa kuasa diperlukan untuk Death Star untuk meletupkan planet, dan mengapa makhluk galaksi menentang undang-undang biologi. Walau bagaimanapun, kita masih ditinggalkan dengan ...
Komputer Kuantum: MIT dan Harvard Dapatkan Closer dengan "Simulator Kuantum"
Penyelidik di MIT, Harvard, dan University of Maryland menerangkan dalam Alam mereka simulator kuantum baru yang kuat, langkah besar ke arah komputer kuantum.
Chip Silicon Lihat Advance Komputer Kuantum Utama, Katakan Penyelidik
Penyelidik dapat membuat elektron dan foton di dalam cip silikon berkomunikasi antara satu sama lain. Satu langkah penyelidik ke arah komputer kuantum.