Большой шаг к универсальному квантовому компьютеру

Ученые демонстрируют первую в мире трехмерную архитектуру квантовых чипов на атомном уровне

0 578

Исследователи UNSW из Центра передовых технологий квантовых вычислений и коммуникаций (CQC2T) впервые показали, что они могут создавать атомной точности в трехмерном устройстве — еще один важный шаг к универсальному квантовому компьютеру.

Команда исследователей, возглавляемая профессором Мишель Симмонс, продемонстрировала, что они могут распространить свою технологию изготовления атомных кубитов на несколько слоев кристалла кремния — достигнув критического компонента архитектуры трехмерных чипов, которую они представили миру в 2015 году. Новое исследование было опубликовано в Nature Nanotechnology.

Группа UNSW первой продемонстрировала осуществимость архитектуры, в которой используются атомного масштаба, выровненные по контрольным линиям — которые по сути являются очень узкими проводами — внутри трехмерного проекта.

Более того, команда смогла выровнять различные слои в своем трехмерном устройстве с точностью до нанометра — и показала, что они могут считывать состояния кубита за один раз, то есть за одно измерение, с очень высокой точностью воспроизведения.

«Трехмерная архитектура устройства является значительным достижением для атомных кубитов в кремнии», — говорит профессор Симмонс. «Чтобы иметь возможность постоянно исправлять ошибки в квантовых вычислениях, что является важной вехой в нашей области, мы должны иметь возможность контролировать множество кубитов параллельно.»

«Единственный способ сделать это — использовать трехмерную архитектуру, поэтому в 2015 году мы разработали и запатентовали вертикальную перекрестную архитектуру. Тем не менее, все еще был ряд проблем, связанных с изготовлением этого многоуровневого устройства. В результате мы теперь показали, что разработка нашего подхода в 3-D возможна так, как мы это представляли несколько лет назад».

Смотрите также  Эффект бабочки не влияет на квантовое путешествие во времени

В своей новой статье команда продемонстрировала, как построить вторую плоскость управления или слой поверх первого слоя кубитов.

«Это очень сложный процесс, но в очень простых терминах мы построили первую плоскость, а затем оптимизировали технику, чтобы создать второй слой, не влияя на структуры в первом слое», — объясняет исследователь Йорис Кейзер.

«В прошлом критики говорили, что это невозможно, потому что поверхность второго слоя становится очень шероховатой, и вы больше не сможете использовать нашу точную технику — однако в нашей работе мы показали, что мы можем сделать это, вопреки негативным ожиданиям». Команда ученых также продемонстрировала, что они могут затем выровнять эти несколько слоев с точностью до нанометра.

Профессор Симмонс говорит, что исследование является важной вехой в этой области. «Мы систематически работаем над созданием крупномасштабной архитектуры, которая приведет нас к возможной коммерциализации технологии.»

«Хотя до масштабного квантового компьютера нам еще не менее десяти лет, работа CQC2T остается на переднем крае инноваций в этой области. Конкретные результаты, подобные этим, подтверждают нашу сильную позицию на международном уровне», — заключает она.


Matthias Koch et al, Spin read-out in atomic qubits in an all-epitaxial three-dimensional transistor, Nature Nanotechnology (2018). DOI: 10.1038/s41565-018-0338-1 

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x