מחשבים קוונטיים: שבב הסיליקון החדש מקבל אותנו קרוב יותר, אומר הבורא שלו

אנדרו Dzurak אוהב לחשוב במונחים של התמונה הגדולה, גם אם לא כל זה הגיע להתמקד רק עכשיו.

פרופסור להנדסה באוניברסיטת ניו סאות 'ויילס בסידני ומנהל מתקן הייצור הלאומי האוסטרלי, המטרה של Dzurak היא ליצור את המחשב הקוונטי הראשון המעשי. הוא מאמין שהעיצוב החדש של צוותו עבור שבב מחשב קוונטי עשוי לייצג צעד ראשון מכריע ליעד זה - וכל זה נבנה על ארכיטקטורת שבבי הסיליקון שמעצמת את המחשבים של היום.

"הוא מספק" חזון "או" מסלול "לבניית מעבד קוונטי בקנה מידה גדול, עם מיליוני qubits כי יהיה צורך לפתור מגוון של בעיה חשובה", הוא אומר הפוך.

מחשוב קוונטי הוא מראש כי ניתן לטעון ה הגדרת ההישג הטכנולוגי של המאה ה -21 - בהנחה, כמובן, נוכל למשוך אותו ב -83 השנים הבאות. זה לא בטוח, בהתחשב במחשב תפעולי מלא צריך היה מיליוני ביטים קוונטיים, או qubits, על כל שבב. אלה בפיתוח במקומות כמו גוגל בראש על כ 50 qubits, ללא ערובה עיצובים אלה יכולים להגדיל את קנה המידה.

אבל כמו Dzurak וחבריו החוקרים מסבירים במאמר שפורסם ביום שישי ב תקשורת טבע, הם מאמינים העיצוב שלהם יכול להיות בנוי כדי לכלול את הבינאריה הנדרשת של qubits, כל ניצול של מוזרות קוונטית להתעלות על המגבלות של בינארי במהירות לפתור בעיות שייקחו מחשבים מסורתיים מיליוני שנים.

"זוהי אנלוגיה פשטנית מאוד, אבל אני מניחה שאפשר להגיד שזה קצת כמו כאשר צוות המונסטים היה בעל עיצוב מלא לכל המשימה, כולל מנועי הטילים, עיתוי השלבים, מודול הנחיתה, חליפות החלל, וכו ', "הוא אומר. "כדי לממש פרויקט גדול אתה צריך לקבל חזון של איך הכל משתלב ביחד, וזה מה שאנחנו צריכים לעשות עם זה נייר."

הצוות של Dzurak מתמקד שבבים קוונטיים סיליקון, אחד מחמשת המועמדים העיקריים עבור ארכיטקטורת המחשב הקוונטי. היתרון העיקרי שלה הוא שזה הרחבה של הטכנולוגיה שבב סיליקון כבר בשימוש, אשר מציע מדריך גס על איך לעשות את qubits קטן מספיק כדי להתאים מיליונים על שבב אחד.

"אני מניח שזה הוגן לומר כי לא הייתי מקדיש את רוב העבודה של חיי כדי quobits סיליקון אם אני לא חושב שהם הדרך הנכונה ללכת", הוא אומר, אם כי הוא מכיר את היכולת למזער את qubits אלה יכולים ליצור נושאים נוספים. "זה למעשה יתרון חשוב על פני qubits אחרים, כי זה אומר שאתה יכול לארוז qubits רבים יותר על שבב אחד, אבל זה גם יוצר כמה אתגרים בקבלת כל כך הרבה שורות שליטה לתוך נפח קטן. בין השאר זהו אחד האתגרים המרכזיים שהנייר שלנו מתכוון לטפל בהם ".

העובדה שבבים אלה חולקים כל כך הרבה תכונות עם שבבי היום גם אומר שהם יכולים להיבנות באמצעות חומרים כבר זמין בשימוש. המאמר מפרט עוד איך העיצוב הזה פותר בעיות טכניות יותר כמו תיקון שגיאות בחישובים של קוביט ובניית המעגל הדרוש כדי לשלוט ולקרוא את כל אותם מיליוני מרכיבים קוונטיים.

אז כמה זה קרוב יותר כדי לקבל אותנו אל מחשב קוונטי אמיתי, מעשי?

"אנחנו רוצים להתחיל להשתמש בתהליכי ייצור שבבי הסיליקון כדי ליצור מערכת קטנה (למשל 10-קוביט) הראשונה - זו המטרה מספר אחת - שאנו מקווים להשיג ב -3 ל -5 שנים", אומר דזראק. "אז אנחנו רוצים לבנות עד רמה גבוהה יותר של אינטגרציה, במטרה לומר 100 qubits בסביבות 6-10 שנים. בסביבות 100 qubits יהיה לנו אב טיפוס שיכול להמשיך ולהמשיך לגדול עם הזמן, אבל זה כבר יכול להיות מיושם על כמה בעיות מעניינות."

Dzurak אומר אלה timescales מאוד תלוי כמה ההשקעה שלו מקבל הקבוצה. מימוש החזון של צוות של מחשב קוונטי אמיתי ייקח משאבים משמעותיים. אבל לפחות החזון הזה מעולם לא היה ברור יותר.

"כשהתחלתי את עבודת התכנון הזו רציתי שיהיה לי דימוי של מה שנראה כמו שבב מחשב קוונטי שלם", הוא אומר. "זה היה מאוד חשוב, שכן זה מודגש הן את היתרונות של שימוש בסיליקון, וגם את האתגרים של ביצוע מעבד קוונטי כולו. יש עדיין אתגרים הנדסיים אמיתיים מאוד, אשר הולכים לקחת את המוח ואת הנחישות לפתור, אבל עכשיו יש לנו מטרה אמיתית לכוון ".