Австралийските учени успяха да намалят степента на грешка в полупроводниковите кубити, единичните клетки на квантов компютър, до ниво от 0,04%. Това проправя пътя за създаването на универсални компютри, твърдят физиците в списанието Nature Electronics.
Вече няколко години Дзурак и неговите колеги от университета разработват компонентите, необходими за сглобяването на пълноценен солиден твърд квантов компютър. Така през 2010 г. те създадоха квантов едноелектронен транзистор, а през 2012 г. - пълноценен силициев кубит на базата на атома фосфор-31.
През 2013 г. те сглобиха нова версия на кубита, която направи възможно четенето на данни от него с почти 100% точност и остана стабилна за много дълго време. През октомври 2015 г. Дзурак и неговият екип направиха първата стъпка към създаването на първия силиконов квантов компютър, като комбинираха два кубита в модул, който изпълнява логична операция ИЛИ.
Остана само една стъпка - да се научим как да комбинираме подобни кубити, използвайки същите полупроводникови технологии като самите клетки на квантовата памет. Беше изключително трудно да се направи това, тъй като "обикновените" полупроводникови кубити могат да взаимодействат един с друг само на кратко разстояние.
Решавайки този проблем преди две години, австралийските учени помислиха как да „залепят“кубитите в едно цяло и научиха как да ги „отпечатват“по начина, по който правят производителите на електроника при създаването на микросхеми. Плод на тези размисли бяха първите планове за създаването на квантови „микросхеми“, представени от екипа на Дзурак през декември 2017 г.
Тези идеи, както отбеляза Дзурак, неговият екип успя да приложи на практика миналата есен, използвайки така наречената CMOS технология - един от най-често срещаните и доказани методи за производство на микросхеми. Учените са го използвали за „отпечатване“на всички компоненти на кубитите, както и на микровълновите излъчватели, квантовите точки и транзисторите, необходими за правилното записване на нови данни в клетъчна клетка памет.
Решавайки този проблем, физиците помислиха за следващата голяма стъпка - за да създадат наистина универсален квантов компютър, те трябваше да накарат кубитите си да работят почти перфектно, правейки грешки не повече от 1% от времето. В този случай останалите проблеми в работата им могат да бъдат отстранени с помощта на специални алгоритми за коригиране на грешки и логически, а не физически кубити.
Както отбелязва изследователят, има два начина да се подобри точността на такива устройства - чрез подобряване на дизайна на самите клетки от паметта и промяна на начина, по който информацията се чете и записва в тях. Австралийските физици поеха по втория път, използвайки алгоритми и техники, разработени от техни теоретични колеги от университета в Сидни.
Промоционално видео:
Те помогнаха на Зураку и неговия екип да променят структурата на контролните импулси на микровълновата печка по такъв начин, че броят на грешките при четене или записване на данни беше намален с няколко порядъка. В резултат на това учените не само прекрачиха „бариерата за коригиране на грешки“, но и заобиколиха свръхпроводящи и „атомни“кубити, които по-рано се смятаха за по-перспективни за създаването на сложни квантови машини.
В близко бъдеще и двете групи изследователи планират да проведат подобни измервания върху комбинации от няколко кубита и микросхеми, които вече са били създадени от Дзурак и неговия екип в миналото. Учените се надяват, че ще успеят да намалят общия процент на грешки до ниво, което ще позволи създаването на пълноценен квантов компютър през следващите години.