МОСКВА, 15 дек – РИА Новости. Физики и инженеры из Австралии выяснили, как можно "напечатать" полноценный квантовый компьютер из множества кубитов внутри миниатюрного кремниевого чипа, используя уже существующие технологии изготовления микропроцессоров, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.
Маленький шаг для человечества
Дзурак и его коллеги по университету уже несколько лет разрабатывают компоненты, необходимые для сборки полноценного квантового компьютера. Так, в 2010 году они создали квантовый одноэлектронный транзистор, а в 2012 году — полноценный кремниевый кубит на основе атома фосфора-31.
В 2013 году они собрали новую версию кубита, которая позволяла почти со 100% точностью считывать данные из него и оставалась стабильной очень долго. В октябре 2015 года Дзурак и его команда сделали первый шаг к созданию первого кремниевого квантового компьютера, объединив два кубита в модуль, выполняющий логическую операцию ИЛИ. В прошлом году им удалось защитить кубиты от помех, сделав большой шаг в сторону создания "рабочего" квантового компьютера.
Оставался один шаг – научиться объединять подобные кубиты, используя те же полупроводниковые технологии, что и сами ячейки квантовой памяти. Сделать это было крайне тяжело, так как "обычные" полупроводниковые кубиты могут взаимодействовать друг с другом лишь на небольшом расстоянии.
Решив эту проблему в начале этого года, австралийские ученые задумались о том, как можно "склеить" кубиты в единое целое и научиться "печатать" их так, как это делают производители электроники при создании микросхем.
Проблема, как объясняет Дзурак, заключалась в том, что кубиты гораздо более чувствительны к различным помехам и неточностям при передаче данных, чем транзисторы или ячейки памяти, из-за чего их крайне сложно объединять в цепочки и подключать к шинам данным. По сути, каждый кубит и систему связи с ним нужно настраивать индивидуально, что не позволяет производить их промышленным путем.
Заря квантового века
Австралийским физикам удалось обойти это препятствие, "склеив" каждый кубит с небольшим набором обычных транзисторов и особых блоков, так называемых "плавающих затворов", которые автоматически подстраиваются под особенности работы ячеек квантового компьютера и позволяют им "общаться" друг с другом" и передавать данные во внешний мир.
"Наша архитектура включает в себя несколько обычных транзисторов, которые управляют работой гигантской двумерной сетки из кубитов, используя почти те же принципы и протоколы, которые сегодня применяются в обычной компьютерной памяти. К примеру, включая электроды над кубитами, мы можем записывать в него данные, меняя его спин, а включая электроды между ними, мы можем заставить их соединяться друг с другом и проводить вычисления", — объясняет Менно Вельдхорст (Menno Veldhorst), коллега Дзурака.
Как отмечают оба ученых, в их чип уже встроены протоколы квантовой коррекции ошибок, которые необходимы для проведения реальных вычислений и организации работы квантовых компьютеров, содержащих в себе тысячи и миллионы кубитов. Главная задача сегодня, как подчеркивает Дзурак, заключается лишь в изготовлении такого чипа. Часть его элементов, как отметил ученый, уже была успешно изготовлена и проверена в его лаборатории.
"Конечно, наш дизайн может претерпеть какие-то изменения во время производства реальных чипов, но все ключевые компоненты, необходимые для проведения квантовых вычислений, уже в нем присутствуют. В любом случае, нам удалось показать, как можно объединить в одном чипе миллионы кубитов, что необходимо для создания действительно полезных и мощных квантовых компьютеров", — заключает физик.
