Gammeldags silisium kan være nøkkelen til å bygge allestedsnærværende kvantedatamaskiner

I flere tiår har silisiumbrikker vært kjernen i alle slags dataenheter. Men i kappløpet om å lage kvantedatamaskiner, en utrolig kraftig ny type teknologi, har silisium tatt et baksete til andre materialer. Nye fremskritt kan gjøre det mer attraktivt.

I teorien burde silisium være en god kandidat til å drive neste generasjons maskiner. Det er allerede en enorm infrastruktur rettet til å produsere silisiumdatabrikker. Og det finnes allerede metoder for å generere qubits, eller kvantebiter, ved bruk av silisiumbaserte tilnærminger.

Qubits er de grunnleggende byggesteinene i kvantemaskiner. En qubits evne til å være i to tilstander ( 0 og en ) på samme tid – kjent som superposisjon – muliggjør den massivt parallelle behandlingen som er bestemt til å overgå egenskapene til de kraftigste konvensjonelle datamaskinene.

Men silisiumbaserte tilnærminger har vist seg å være mindre populære enn alternative måter å generere qubits på, for eksempel en som bruker superledende materialer som aluminium avkjølt til ekstreme temperaturer. Blant andre årsaker har silisium i stor grad blitt unngått fordi det er vanskelig å kontrollere qubits generert på den måten, og det er uklart om de resulterende maskinene vil skalere godt.

Chip-giganten Intel håper at spinn-qubits vil bidra til å løse slike bekymringer. Den grunnleggende ideen er å bruke bittesmå mikrobølgepulser for å kontrollere spinnene til et elektron på en silisiumenhet og bruke dette til å effektivt lage qubits.

Relatert historie

Relatert historie Det kan snart være flere kvanteprogrammeringsspråk enn det finnes kvantedatamaskiner.

Akademikere har jobbet med måter å gjøre denne tilnærmingen mer effektiv. I et papir publisert i dag i Natur , sier forskere ved Delft University of Technology i Nederland og University of Wisconsin–Madison at de var i stand til å programmere en to-qubit-maskin basert på spin-qubits for å utføre et par algoritmer som vanligvis brukes for å teste effektiviteten til kvantemaskiner, inkludert en som kan brukes til å søke i en database.

Thomas Watson, en av forskerne, sier at teamets fremskritt var basert på ting som å finne bedre måter å kalibrere portene i maskinen på, eller de grunnleggende kvantekretsene. Han tror at silisiumbaserte systemer til slutt kan tillate qubits å bli pakket tettere sammen enn andre tilnærminger. Jo nærmere qubits er hverandre, jo lettere er det å få dem til å påvirke naboer, noe som øker maskinenes beregningskraft.

Det er imidlertid ikke bare hygge som teller. Hvis qubits kan påvirke fjernere naboer så vel som de som er i nærheten av dem, vil en datamaskin ha enda mer beregningsmuskel å bøye. Det har vært fokus for forskere ved Princeton University, University of Konstanz i Tyskland og Joint Quantum Institute/NIST i Maryland. I en annen papir publisert i Natur , beskriver de en metode for å bruke mikrobølgefotoner for å hjelpe sammenkoble fjerne qubits.

Det er fortsatt mye arbeid å gjøre for å få silisiumbaserte qubits til et punkt hvor de blir tatt mer seriøst, men potensialet er der. De forblir i kvantetilstander lenger enn deres superledende motstykker, noe som gjør det mulig å utføre flere operasjoner på dem. De kan også fungere ved høyere temperaturer, noe som betyr at de ikke trenger så komplisert utstyr for å støtte dem.

Intel tror alt dette vil gjøre det lettere å skalere kvantedatamaskiner til de millioner av qubits som trengs for å lage et virkelig nyttig kommersielt system, og det er grunnen til at det har støttet forskere som jobber med silisiumbasert kvanteteknologi. Den planlegger også å begynne å produsere wafere med mange tusen små qubit-arrayer i samme fabrikk som håndterer dens avanserte transistorteknologier.

Men selv silisiums største fan er å sikre sine innsatser i kvanteløpet: Intel utvikler også superledende qubits.

gjemme seg