Avstralski znanstveniki so uspeli zmanjšati stopnjo napake v polprevodniških kitih, enotnih celicah kvantnega računalnika, na raven 0,04%. To si utira pot ustvarjanju univerzalnih računalnikov, pravijo fiziki v reviji Nature Electronics.
Dzurak in njegovi univerzitetni kolegi že nekaj let razvijajo komponente, ki so potrebne za sestavljanje polnopravnega kvantnega računalnika s trdnim SSE. Torej, leta 2010 so ustvarili kvantni enoelektronski tranzistor, leta 2012 pa - polnovredni silicijev kubit, ki temelji na atomu fosfor-31.
Leta 2013 so sestavili novo različico qubita, ki je omogočala branje podatkov iz nje s skoraj 100-odstotno natančnostjo in ostala stabilna zelo dolgo. Oktobra 2015 sta Dzurak in njegova ekipa naredila prvi korak k ustvarjanju prvega silicijevega kvantnega računalnika tako, da sta združila dva kubita v modul, ki izvaja logično operacijo ALI.
Le še en korak - da se naučimo kombinirati podobne kvitove z istimi polprevodniškimi tehnologijami kot celice kvantnega spomina. To je bilo izredno težko storiti, saj lahko "navadni" polprevodniški kiti medsebojno delujejo le na kratki razdalji.
Ko so pred dvema letoma rešili to težavo, so avstralski znanstveniki razmišljali o tem, kako "lepiti" kvitove v eno celoto in se naučili, kako jih "natisniti" tako, kot to počnejo proizvajalci elektronike pri ustvarjanju mikrovezja. Plod teh razmišljanj so bili prvi načrti za ustvarjanje kvantnih "mikroveznic", ki jih je decembra 2017 predstavila ekipa Dzurak.
Te ideje je, kot je opozoril Dzurak, lanski jeseni uspelo prevesti v prakso s pomočjo tako imenovane tehnologije CMOS - ene najpogostejših in preverjenih tehnik izdelave mikrovezja. Znanstveniki so ga uporabili za "tiskanje" vseh komponent qubita, pa tudi mikrovalovnih oddajnikov, kvantnih pik in tranzistorjev, potrebnih za pravilno vpisovanje novih podatkov v celico kvantne pomnilnice.
Ko so to težavo rešili, so fiziki razmišljali o naslednjem velikem koraku - da bi ustvarili resnično univerzalen kvantni računalnik, so morali narediti, da njihovi kiti delujejo skoraj brezhibno, pri čemer napake ne bi znašale več kot 1% časa. V tem primeru je mogoče odpraviti preostale težave pri svojem delu s pomočjo posebnih algoritmov za odpravljanje napak in logičnih, ne fizičnih, kitov.
Kot ugotavlja raziskovalec, obstajata dva načina za izboljšanje natančnosti takšnih naprav - z izboljšanjem zasnove samih spominskih celic in s spreminjanjem načina branja in zapisovanja informacij v njih. Avstralski fiziki so ubrali drugo pot z uporabo algoritmov in tehnik, ki so jih razvili njihovi teoretični kolegi na univerzi v Sydneyju.
Promocijski video:
Zuraku in njegovi ekipi so pomagali spremeniti strukturo nadzornih impulzov v mikrovalovni pečici tako, da se je število napak med branjem ali pisanjem podatkov zmanjšalo za več vrst. Kot rezultat tega so znanstveniki ne le prestopili „oviro popravljanja napak“, ampak tudi obšli superprevodne in „atomske“kvite, ki so bili prej ocenjeni kot obetavnejši za ustvarjanje zapletenih kvantnih strojev.
V bližnji prihodnosti obe skupini raziskovalcev načrtujeta, da bosta izvedli podobne meritve na kombinacijah več kubitov in mikrovezja, ki sta jih Dzurak in njegova ekipa v preteklosti že ustvarila. Znanstveniki upajo, da jim bo uspelo znižati splošno stopnjo napak na raven, ki bo omogočila oblikovanje popolnega kvantnega računalnika v naslednjih letih.
