Austrálski vedci dokázali znížiť chybovosť polovodičových qubitov, jednotkových buniek kvantového počítača, na úroveň 0,04%. Fyzici tvrdia, že to pripravuje pôdu pre vytváranie univerzálnych počítačov.
Dzurak a jeho vysokoškolskí kolegovia už niekoľko rokov vyvíjajú komponenty potrebné na zostavenie plnohodnotného kvantového počítača v pevnej fáze. V roku 2010 preto vytvorili kvantový jednoelektrónový tranzistor av roku 2012 plnohodnotný kremíkový qubit založený na atóme fosforu-31.
V roku 2013 zostavili novú verziu štvorice, ktorá z nej umožnila čítať údaje s takmer 100% presnosťou a zostala stabilná po veľmi dlhú dobu. V októbri 2015 urobil Dzurak a jeho tím prvý krok smerom k vytvoreniu prvého kvantového počítača kremíka kombináciou dvoch qubitov do modulu, ktorý vykonáva logickú operáciu OR.
Zostal iba jeden krok - naučiť sa, ako kombinovať podobné qubity s použitím rovnakých polovodičových technológií ako samotné bunky kvantovej pamäte. Bolo to nesmierne ťažké, pretože „obyčajné“polovodičové elektródy môžu navzájom interagovať iba na krátku vzdialenosť.
Po vyriešení tohto problému pred dvoma rokmi, austrálski vedci uvažovali o tom, ako „prilepiť“qubity do jedného celku a naučiť sa, ako ich „vytlačiť“spôsobom, aký robia výrobcovia elektroniky pri vytváraní mikroobvodov. Výsledkom týchto úvah boli prvé plány na vytvorenie kvantových „mikroobvodov“, ktoré predstavil tím Dzuraku v decembri 2017.
Tieto nápady, ako poznamenal Dzurak, jeho tímu sa podarilo previesť do praxe minulý rok na jeseň pomocou takzvanej technológie CMOS - jednej z najbežnejších a osvedčených techník na výrobu mikroobvodov. Vedci ho použili na „tlačenie“všetkých komponentov qubits, ako aj mikrovlnných žiaričov, kvantových bodov a tranzistorov potrebných na správne zapísanie nových údajov do kvantovej pamäťovej bunky.
Po vyriešení tohto problému, fyzici uvažovali o ďalšom veľkom kroku - aby vytvorili skutočne univerzálny kvantový počítač, potrebovali, aby ich qubity fungovali takmer dokonale a aby chyby urobili viac ako 1% času. V tomto prípade môžu byť ostatné problémy v ich práci odstránené pomocou špeciálnych algoritmov korekcie chýb a logických, nie fyzických, qubits.
Ako poznamenáva vedecký pracovník, existujú dva spôsoby, ako zlepšiť presnosť týchto zariadení - zlepšením konštrukcie samotných pamäťových buniek a zmenou spôsobu, akým sa do nich čítajú a zapisujú informácie. Austrálski fyzici prešli druhou cestou pomocou algoritmov a techník vyvinutých ich teoretickými kolegami na University of Sydney.
Propagačné video:
Pomohli Zuraku a jeho tímu zmeniť štruktúru mikrovlnných riadiacich impulzov takým spôsobom, že počet chýb pri čítaní alebo zápise údajov sa znížil o niekoľko rádov. Výsledkom bolo, že vedci nielen prekročili „bariéru korekcie chýb“, ale obchádzali aj supravodivé a „atómové“qubity, ktoré sa predtým považovali za sľubnejšie pri vytváraní zložitých kvantových strojov.
V blízkej budúcnosti plánujú obe skupiny vedcov podobné merania na kombináciách niekoľkých qubitov a mikroobvodov, ktoré už Dzurak a jeho tím vytvorili v minulosti. Vedci dúfajú, že v nadchádzajúcich rokoch dokážu znížiť celkovú mieru chybovosti na úroveň, ktorá umožní vytvorenie plnohodnotného kvantového počítača.