Austrālijas zinātnieki spēja samazināt kļūdu koeficientu pusvadītāju kvitēs, kvantu datora vienības šūnās, līdz 0,04%. Tas paver ceļu universālu datoru radīšanai, žurnālistikā Nature Electronics saka fiziķi.
Dzuraks un viņa universitātes kolēģi jau vairākus gadus izstrādā komponentus, kas nepieciešami pilnvērtīga cietvielu kvantu datora salikšanai. Tātad, 2010. gadā viņi izveidoja kvantu vienelektronu tranzistoru, bet 2012. gadā - pilnvērtīgu silīcija kvadrātu, kura pamatā ir fosfora-31 atoms.
2013. gadā viņi samontēja jaunu qubit versiju, kas ļāva no tās nolasīt datus ar gandrīz 100% precizitāti un ļoti ilgu laiku palika stabila. 2015. gada oktobrī Dzuraks un viņa komanda spēra pirmo soli ceļā uz pirmā silīcija kvantu datora izveidi, apvienojot divas kvintes modulī, kas veic loģisku VAI operāciju.
Atlika tikai viens solis - iemācīties apvienot līdzīgas kvites, izmantojot tās pašas pusvadītāju tehnoloģijas kā pašas kvantu atmiņas šūnas. To bija ārkārtīgi grūti izdarīt, jo “parastās” pusvadītāju kvittes var mijiedarboties tikai nelielā attālumā.
Atrisinot šo problēmu pirms diviem gadiem, Austrālijas zinātnieki domāja par to, kā "salīmēt" kvarcus vienā veselumā un iemācīties tos "izdrukāt" tā, kā to dara elektronikas ražotāji, veidojot mikroshēmas. Šo pārdomu rezultāts bija pirmie kvantisko "mikroshēmu" izveides plāni, kurus 2017. gada decembrī prezentēja Dzurak komanda.
Šīs idejas, kā atzīmēja Dzuraks, viņa komandai pagājušajā rudenī izdevās realizēt praksē, izmantojot tā saukto CMOS tehnoloģiju - vienu no visizplatītākajām un pārbaudītākajām metodēm mikroshēmu ražošanā. Zinātnieki to ir izmantojuši, lai "izdrukātu" visas kvestu sastāvdaļas, kā arī mikroviļņu emitētājus, kvantu punktus un tranzistorus, kas nepieciešami, lai pareizi ierakstītu jaunus datus kvantu atmiņas šūnā.
Atrisinot šo problēmu, fiziķi domāja par nākamo lielo soli - lai izveidotu patiesi universālu kvantu datoru, viņiem vajadzēja panākt, lai viņu kvadrāti darbotos gandrīz perfekti, pieļaujot kļūdas ne vairāk kā 1% laika. Šajā gadījumā pārējās problēmas viņu darbā var novērst, izmantojot īpašus kļūdu korekcijas algoritmus un loģiskus, nevis fiziskus, kvadrātus.
Kā atzīmē pētnieks, ir divi veidi, kā uzlabot šādu ierīču precizitāti - uzlabojot pašu atmiņas elementu dizainu un mainot veidu, kā informācija tiek lasīta un ierakstīta tajās. Austrālijas fiziķi izvēlējās otro ceļu, izmantojot algoritmus un paņēmienus, ko izstrādājuši viņu teorētiskie kolēģi Sidnejas universitātē.
Reklāmas video:
Viņi palīdzēja Zuraku un viņa komandai mainīt mikroviļņu vadības impulsu struktūru tā, ka kļūdu skaits, lasot vai rakstot datus, tika samazināts par vairākiem lielumiem. Rezultātā zinātnieki ne tikai pārcēlās uz “kļūdu korekcijas barjeru”, bet arī apiet supravadošās un “atomu” kvotas, kuras iepriekš tika uzskatītas par daudzsološākām sarežģītu kvantu mašīnu izveidošanai.
Tuvākajā laikā abas pētnieku grupas plāno veikt līdzīgus mērījumus vairāku kvitu un mikroshēmu kombinācijām, kuras Dzuraks un viņa komanda jau ir izveidojuši pagātnē. Zinātnieki cer, ka viņi spēs samazināt kopējo kļūdu līmeni līdz līmenim, kas turpmākajos gados ļaus izveidot pilnvērtīgu kvantu datoru.