Tech

นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการพัวพันสาม qubit

นักวิทยาศาสตร์ที่ RIKEN เพิ่งตระหนักถึงการพัวพันสามคิวบิตในอาร์เรย์สปินคิวบิตที่ควบคุมได้อย่างสมบูรณ์ในซิลิกอน สิ่งนี้เน้นให้เห็นถึงศักยภาพของสปิน qubits สำหรับการตระหนักถึงอัลกอริธึมควอนตัมหลายคิวบิต

ในการทำเช่นนั้น นักวิทยาศาสตร์ได้เพิ่มจำนวนคิวบิตของสปินที่ใช้ซิลิกอนซึ่งสามารถพันกันได้จากสองเป็นสาม

ซิลิคอน จุดควอนตัม หรือที่เรียกว่าหยดซิลิกอนเล็ก ๆ นั้นมีความน่าสนใจอย่างมากสำหรับการรับรู้คิวบิต qubits เหล่านี้มีเวลาในการเชื่อมโยงกันที่ยาวนาน การควบคุมทางไฟฟ้าที่มีความเที่ยงตรงสูง การทำงานที่อุณหภูมิสูง และศักยภาพในการขยายขนาดที่ยอดเยี่ยม

ในการเชื่อมต่อ qubits ที่ใช้ซิลิกอนหลายตัว จำเป็นต้องเข้าไปพัวพันมากกว่า สอง qubits.

ในการทำเช่นนั้น นักวิทยาศาสตร์ได้เริ่มต้นและวัดอาร์เรย์แบบสามบิตในซิลิกอนที่มีความเที่ยงตรงสูง พวกเขายังรวม qubits ที่พันกัน สามตัว ไว้ในอุปกรณ์เดียว

Seigo Tarucha จาก RIKEN กล่าวว่า “การสาธิตนี้เป็นก้าวแรกสู่การขยายความสามารถของระบบควอนตัมตามสปินคิวบิต การดำเนินการแบบสองควิบิตนั้นดีพอที่จะทำการคำนวณเชิงตรรกะพื้นฐานได้ แต่ระบบสามบิตเป็นหน่วยขั้นต่ำสำหรับการปรับขนาดและดำเนินการแก้ไขข้อผิดพลาด”

อุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้นใหม่ประกอบด้วย จุดควอนตัมสามจุดบนโครงสร้าง heterostructure ของซิลิกอน/ซิลิกอน-เจอร์เมเนียม- ถูกควบคุมผ่านประตูอะลูมิเนียม แต่ละจุดควอนตัมสามารถโฮสต์อิเล็กตรอนได้หนึ่งตัว ซึ่งสถานะสปินอัพและสปินดาวน์จะเข้ารหัสคิวบิต แม่เหล็กบนชิปจะสร้างการไล่ระดับสนามแม่เหล็ก ที่แยกความถี่เรโซแนนซ์ของสาม qubits เพื่อให้สามารถระบุแยกกันได้

นักวิทยาศาสตร์เริ่มต้นด้วยการพันสอง qubits โดยใช้เกตสองบิต โดยการรวม qubit ที่สามและเกตเข้าด้วยกัน พวกเขาได้ตระหนักถึงการพัวพันสาม qubit ที่มีความเที่ยงตรงถึง 88%

Tarucha กล่าวว่า “ การสาธิตนี้ เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของหลักสูตรการวิจัยที่มีความทะเยอทะยานซึ่งนำไปสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ เราวางแผนที่จะสาธิตการแก้ไขข้อผิดพลาดเบื้องต้นโดยใช้อุปกรณ์สามบิตและสร้างอุปกรณ์ที่มีสิบคิวบิตขึ้นไป จากนั้นเราวางแผนที่จะพัฒนา 50-100 qubits และใช้โปรโตคอลการแก้ไขข้อผิดพลาดที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น ปูทางไปสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ ภายในหนึ่งทศวรรษ”

การอ้างอิงวารสาร:
    1. Takeda, K., Noiri, A ., นากาจิมะ, ต. และคณะ เอกซ์เรย์ควอนตัมของสถานะสามควิบิตพัวพันในซิลิกอน แนท. นาโนเทคโนโลยี. (2021). ดอย:

    10.1038/s41565-021-00925-0

  • Back to top button