Matriks 2D dari Qubit Semikonduktor Berfungsi sebagai Pemroses Kuantum

Skema prosesor kuantum empat qubit dibuat dengan teknologi manufaktur semikonduktor. Kredit: Nico Hendrickx (QuTech)

Inti dari setiap komputer, unit pengolah pusatnya, dibangun menggunakan teknologi semikonduktor, yang mampu menempatkan miliaran transistor dalam satu chip. Sekarang, peneliti dari grup Menno Veldhorst di QuTech, kolaborasi antara TU Delft dan TNO, telah menunjukkan bahwa teknologi ini dapat digunakan untuk membangun rangkaian dua dimensi qubit untuk berfungsi sebagai prosesor kuantum. Karyanya, tonggak penting untuk teknologi kuantum yang dapat diskalakan, diterbitkan hari ini (24 Maret 2021) di Alam.

Komputer kuantum memiliki potensi untuk memecahkan masalah yang tidak mungkin ditangani dengan komputer konvensional. Sementara perangkat kuantum saat ini berisi puluhan qubit – blok inti dasar dari teknologi kuantum – komputer kuantum universal masa depan yang mampu menangani algoritme kuantum apa pun kemungkinan besar akan terdiri dari jutaan hingga miliaran qubit. Quantb dot qubit menjanjikan pendekatan yang dapat diskalakan karena dapat ditentukan menggunakan teknik fabrikasi semikonduktor standar. Veldhorst: “Dengan menempatkan empat qubit dalam kisi dua-dua, mendemonstrasikan kontrol universal atas semua qubit, dan mengoperasikan sirkuit kuantum yang melibatkan semua qubit, kami telah mengambil langkah maju yang penting dalam mencapai pendekatan skalabel untuk komputasi. Bidang kuantum ».

Prosesor kuantum lengkap

Elektron yang terperangkap dalam titik-titik kuantum, struktur semikonduktor berukuran beberapa puluh nanometer, telah dipelajari selama lebih dari dua dekade sebagai platform untuk informasi kuantum. Terlepas dari semua janji, penskalaan di luar logika dua qubit tetap sulit dipahami. Untuk memecahkan penghalang ini, kelompok Menno Veldhorst dan Giordano Scappucci memutuskan untuk mengambil pendekatan yang sama sekali berbeda dan mulai bekerja dengan lubang (yaitu elektron yang hilang) di germanium. Dengan menggunakan pendekatan ini, elektroda yang sama yang diperlukan untuk menentukan qubit juga dapat digunakan untuk mengontrol dan menjeratnya. “Tidak ada struktur tambahan besar yang harus ditambahkan di samping setiap qubit sehingga qubit kami hampir identik dengan transistor dalam chip komputer,” kata Nico Hendrickx, seorang mahasiswa pascasarjana di grup Menno Veldhorst dan penulis pertama artikel tersebut. “Selain itu, kami telah mencapai kontrol yang sangat baik dan dapat menyesuaikan qubit sesuka hati, yang memungkinkan kami memprogram satu, dua, tiga, dan empat port qubit, memungkinkan sirkuit kuantum yang sangat kompak.”

Menno Veldhorst adalah Nico Hendrickx

Menno Veldhorst dan Nico Hendrickx berdiri di samping penyiapan yang menampung prosesor kuantum germanium. Kredit: Marieke de Lorijn (QuTech)

2D adalah kuncinya

Setelah berhasil membuat quantum dot qubit pertama di tahun 2019, jumlah qubit pada chipnya berlipat ganda setiap tahunnya. “Empat qubit tentu saja tidak menciptakan komputer kuantum universal,” kata Veldhorst. “Tapi menempatkan qubit dalam kotak dua per dua, kami sekarang tahu bagaimana mengontrol dan memasangkan qubit ke arah yang berbeda.” Arsitektur realistis apa pun untuk mengintegrasikan sejumlah besar qubit mengharuskan mereka saling berhubungan sepanjang dua dimensi.

Germanium sebagai platform yang sangat serbaguna

Mendemonstrasikan logika empat qubit di germanium mendefinisikan keadaan seni untuk bidang titik kuantum dan menandai langkah penting menuju jaringan qubit dua dimensi yang padat dan memanjang. Selain kompatibilitasnya dengan manufaktur semikonduktor tingkat lanjut, germanium juga merupakan bahan yang sangat serbaguna. Ia memiliki sifat fisik yang menarik seperti kopling spin-orbit dan dapat melakukan kontak dengan bahan seperti superkonduktor. Oleh karena itu Germanium dianggap sebagai platform yang sangat baik dalam banyak teknologi kuantum. Veldhorst: “Sekarang kita tahu cara membuat germanium dan mengoperasikan serangkaian qubit, rute informasi kuantum untuk germanium benar-benar dapat dimulai.”

Referensi: “Pemroses kuantum germanium empat qubit” oleh NW Hendrickx, WIL Lawrie, M. Russ, F. van Riggelen, SL de Snoo, RN Schouten, A. Sammak, G. Scappucci dan M. Veldhorst, 24 Maret 2021 , Alam.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03332-6

Pendanaan: Penelitian ini didukung oleh NWO, Dewan Riset Belanda.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Diet junk food dapat meningkatkan risiko mengemudi berbahaya di antara pengemudi truk

Diet tidak sehat yang terkait dengan kelelahan yang lebih besar: Faktor kunci dalam peningkatan risiko kecelakaan, kata para peneliti. Pola makan yang tidak sehat dapat...

Fotosintesis buatan menjanjikan sumber energi yang bersih dan berkelanjutan

Manusia dapat melakukan banyak hal yang tidak dapat dilakukan oleh tumbuhan. Kita bisa berjalan, berbicara, mendengarkan, melihat dan menyentuh. Tetapi tanaman memiliki...

Es laut di pantai Arktik menipis secepat yang saya kira

Es Arktik yang menurun bisa dibilang salah satu korban terbesar perubahan iklim, dan dampaknya sangat luas, dari keadaan beruang kutub yang ikonik dan satwa...

Dinosaurus terbesar di Australia – “Titan Selatan” – baru saja memasuki buku rekor!

Kolaborasi Australia, "Titan Cooper Selatan." Penulis: Vlad Konstantinov, Scott Hoknul © Museum Sejarah Alam Eromanga Apa lapangan basket yang lebih tinggi dari b-double, dan...

Maju dengan roket SLS Moon raksasa, pertemuan dekat dengan Ganymede dan gerhana cincin api

Inti roket Space Launch System (SLS) seberat 188.000 pon telah naik ke peluncur bergerak, di antara dua pendorong roket padat. Kredit: NASA Bergerak maju...

Newsletter

Subscribe to stay updated.