Hãy quên đi các mạch siêu dẫn, các ion bị bẫy và các kỹ thuật sản xuất nghe có vẻ kỳ lạ khác thường liên quan đến điện toán lượng tử: các nhà khoa học hiện đã chỉ ra rằng có thể tạo ra một qubit trên chip silicon tiêu chuẩn, giống như những qubit được tìm thấy trong bất kỳ điện thoại thông minh nào. 

Công ty khởi nghiệp Quantum Motion có trụ sở tại Vương quốc Anh đã công bố kết quả của các thí nghiệm mới nhất của mình, trong đó các nhà nghiên cứu đã làm mát các chip silicon CMOS xuống một phần nhỏ của độ trên độ không tuyệt đối (-273 độ C), cho phép họ tách và đo lượng tử thành công. trạng thái của một electron trong cả chín giây. 

Sự đơn giản rõ ràng của phương pháp, khai thác phần cứng tương tự như thiết bị cầm tay và máy tính xách tay, rất nổi bật so với các phương pháp được những người chơi lớn hơn như IBM, Google hoặc Honeywell áp dụng, trong nỗ lực xây dựng một máy tính lượng tử quy mô lớn. 

XEM: Xây dựng bộ não bionic (PDF miễn phí) (Công nghệ cao)

Để tạo và đọc qubit, vốn là khối xây dựng của các thiết bị đó, trước tiên, các nhà khoa học phải giữ quyền kiểm soát đối với các hạt lượng tử nhỏ nhất tạo nên vật liệu; nhưng có nhiều cách khác nhau để làm điều đó, với mức độ phức tạp khác nhau.  

Ví dụ, IBM và Google đều đã chọn tạo qubit siêu dẫn, đòi hỏi một quy trình sản xuất hoàn toàn mới; trong khi Honeywell đã phát triển một công nghệ bẫy các nguyên tử riêng lẻ để cho phép các nhà nghiên cứu đo trạng thái của các hạt. 

Những cách tiếp cận này yêu cầu tạo bộ xử lý lượng tử mới trong phòng thí nghiệm và bị giới hạn về quy mô. Ví dụ, Intel có đã tạo ra bộ xử lý lượng tử siêu dẫn 49 qubit đó là khoảng ba inch vuông, mà công ty mô tả là đã “tương đối lớn” và có khả năng gây ra sự phức tạp khi sản xuất chip triệu qubit sẽ cần thiết cho việc triển khai trong thế giới thực ở quy mô thương mại. 

Với suy nghĩ này, Quantum Motion bắt đầu tìm hiểu xem liệu có thể tìm thấy một giải pháp tốt hơn trong các công nghệ hiện có đã được kiểm chứng hay không. “Chúng tôi cần hàng triệu qubit, và có rất ít công nghệ có thể tạo ra hàng triệu qubit – nhưng bóng bán dẫn silicon là ngoại lệ,” John Morton, giáo sư điện tử nano tại Đại học College London (UCL) và đồng sáng lập của Quantum Motion, cho biết. nói với ZDNet.  

“Vì vậy, thay vì nhân rộng một cách tiếp cận mới, chúng tôi đã xem xét liệu chúng tôi có thể tận dụng khả năng đó và sử dụng những công cụ này để xây dựng thứ gì đó tương tự, nhưng bằng qubit hay không.” 

Như Morton giải thích, khi một bóng bán dẫn được bật lên, nó sẽ hút một loạt các điện tử cho phép dòng điện chạy qua. Tuy nhiên, việc hạ nhiệt chip xuống nhiệt độ thấp sẽ làm chậm quá trình này và cho phép các nhà nghiên cứu quan sát từng electron khi chúng đi vào bóng bán dẫn – “Giống như quan sát cừu đi vào cánh đồng,” Morton nói. Thay vì cho phép tất cả các hạt đi vào, các nhà nghiên cứu chỉ cho phép một electron đi vào; và một khi bị cô lập, hạt này có thể được sử dụng và đo lường dưới dạng qubit. 

Morton cho biết: “Chúng tôi đang hack quá trình tạo qubit, vì vậy loại công nghệ tương tự tạo ra chip trong điện thoại thông minh có thể được sử dụng để xây dựng máy tính lượng tử. 

Lợi thế đáng kể mà chip silicon mang lại so với các phương pháp lượng tử thay thế là quy mô. Mật độ qubit có thể thu được bằng chip silicon thực sự cao hơn nhiều do kích thước nhỏ của các electron; Theo Morton, điều này sẽ cho phép một con chip đơn lẻ chứa hàng triệu qubit, trong đó một máy tính lượng tử siêu dẫn có thể yêu cầu cả một tòa nhà để có cùng năng suất. 

Hơn nữa, các chip silicon hiện đang trải qua quá trình điều chỉnh và phát triển kéo dài hàng thập kỷ, nghĩa là các thiết bị lượng tử có thể dựa vào các quy trình và nhà máy chế tạo đã được thiết lập sẵn. Điều này sẽ đẩy nhanh quá trình phát triển của bộ xử lý lượng tử, đồng thời hạ giá thành.  

Nói cách khác, thay vì bắt đầu lại từ đầu, Quantum Motion đề xuất tận dụng tốt nhất những gì đã có sẵn. Morton nói: “Thêm vào đó, mỗi khi ngành công nghiệp silicon tiến bộ, bạn có thể hưởng lợi từ công nghệ qubit. 

Dù thí nghiệm có hứa hẹn đến đâu, vẫn còn rất sớm đối với điện toán lượng tử dựa trên silicon: Morton và nhóm của ông, hiện tại, mới chỉ cô lập và đo trạng thái của một electron. Trong bước tiếp theo, các nhà nghiên cứu đang lên kế hoạch tạo ra một cổng lượng tử bằng cách quấn hai qubit lại với nhau trên chip. 

Thay vào đó, những phát hiện của Quantum Motion nên được coi là một kế hoạch chi tiết để sản xuất chip lượng tử hiệu quả hơn, bằng cách tận dụng các quy trình sản xuất hiện có.  

Những phát hiện của công ty khởi nghiệp có khả năng thu hút sự chú ý của các đối thủ cạnh tranh lớn hơn. Chẳng hạn, Intel đã thể hiện sự quan tâm ngày càng tăng đối với các cơ hội mà chip silicon mang lại cho lượng tử. Gã khổng lồ Santa Clara đã hợp tác với QuTech, một công ty khởi nghiệp có trụ sở tại Hà Lan, để khám phá tiềm năng của các qubit quay silicon. 

Coinsmart. Đặt cạnh Bitcoin-Börse ở Europa
Nguồn: https://www.zdnet.com/article/were-hacking-the-process-of-creating-qubits-how-standard-silicon-chips-could-be-used-for-quantum-computing/#ftag =RSSbaffb68