Kompjuters kwantiċi, sistemi tal-kompjuters li jipproċessaw l-informazzjoni bl-użu ta 'effetti mekkaniċi kwantiċi, jistgħu jaqbżu l-kompjuters klassiċi f'xi kompiti komputazzjonali. Dawn il-kompjuters jiddependu fuq qubits, l-unitajiet bażiċi ta 'informazzjoni quantum, li jistgħu jeżistu fi stati multipli (0, 1 jew it-tnejn simultanjament), minħabba effetti quantum magħrufa bħala superpożizzjoni u tħabbil.
Ħafna mill-kompjuters quantum żviluppati f'dawn l-aħħar snin huma bbażati fuq superkondutturi konvenzjonali, materjali li juru reżistenza elettrika ta 'żero f'temperaturi estremament baxxi. Biex joperaw b'mod affidabbli u juru superkonduttività, ċirkwiti bbażati fuq dawn il-materjali jeħtieġ li jitkessħu għal temperaturi millikelvin.
Fil-kompjuters quantum, kull qubit tipikament jeħtieġ il-linja ta 'kontroll tiegħu stess. Dan ifisser li l-inġiniera jeħtieġ li jintroduċu diversi wajers li jġorru impulsi elettriċi (jiġifieri, linji tas-sinjal), u n-numru ta 'wajers meħtieġa jiżdied man-numru ta' qubits. Hekk kif il-kompjuters quantum jikbru, dan jista 'jkun problematiku, peress li l-proċessuri jsiru aktar diffiċli biex jinbnew u joperaw b'mod affidabbli.
Riċerkaturi f'Seeqc Inc., kumpanija li tiżviluppa sistemi ta' kompjuters quantum diġitali, reċentement introduċew proċessur quantum ġdid li jista 'jopera b'mod affidabbli u f'temperaturi millikelvin, minkejja li jeħtieġu wajers ferm inqas. Dan il-proċessur, introdott f'dokument ippubblikat fiNatura Elettronika, għandu disinn uniku li fih il-qubits u l-elettronika ta 'kontroll tagħhom huma integrati fuq żewġ ċipep superkondutturi separati iżda konnessi.
"L-iżvilupp ta 'pjattaformi ta' kompjuters quantum superkonduttivi jiffaċċja sfidi ta 'skala konsiderevoli minħabba li linji tas-sinjali individwali huma meħtieġa biex jikkontrollaw kull qubit," kitbu Caleb Jorda, Jacob Bernhardt u l-kollegi tagħhom fid-dokument tagħhom. "Dan il-wiring overhead huwa riżultat tal-livell baxx ta 'integrazzjoni bejn l-elettronika ta' kontroll f'temperatura tal-kamra u l-qubits li joperaw f'temperaturi millikelvin. Alternattiva promettenti hija li tuża elettronika ta 'kontroll diġitali superkondutturi krijoġeniċi li jeżistu flimkien ma' qubits."
Negħlbu l-isfida tal-wajers
Biex jingħelbu l-kwistjonijiet tal-wajers li s'issa fixklu l-iżvilupp ta' proċessuri kwantistiċi ta'-skala akbar, dan it-tim ta' riċerka ddisinja modulu ġdid b'ħafna-ċippa. Dan il-modulu jikkonsisti f'żewġ ċipep separati, wieħed li jospita qubits u l-oħra elettronika ta' kontroll.
Ir-riċerkaturi użaw speċifikament elettronika ta' kontroll tal-kwantum ta'-fluss wieħed, ċirkwiti diġitali superkondutturi li jiġġeneraw impulsi elettriċi qosra ħafna u preċiżi permezz ta' sinjali manjetiċi kwantizzati ċkejkna. Iċ-ċippa li tospita dawn iċ-ċirkwiti kienet imqabbda maċ-ċippa li fiha ċirkwiti superkonduttivi permezz ta' approċċ magħruf bħala flip-chip bonding.
Dan l-approċċ jinvolvi t-tqegħid ta' ċipep wiċċ-imb'-u mbagħad jorbothom permezz ta' ħotob mikroskopiċi tal-metall. Il-modulu multi-chip kollu żviluppat minn Jorda, Bernhardt u l-kollegi tagħhom jopera ġewwa setup krijoġeniku li jżommu f'temperaturi millikelvin.
"Aħna nippreżentaw unità attiva ta 'proċessur quantum li fiha qubits u elettronika ta' kontroll kwantiku ta'-fluss wieħed huma integrati f'modulu wieħed multi-ċippa permezz ta' flip-chip bonding," kitbu l-awturi. "Is-sistema tagħna tuża demultiplexing diġitali biex tqassam impulsi ta 'kontroll għal diversi qubits, u b'hekk tkisser l-iskala lineari tal-linji ta' kontroll għan-numru ta 'qubits. B'dan l-approċċ, nuru fedeltajiet ta' -qubit wieħed 'il fuq minn 99% u sa 99.9%. "
Approċċ ġdid għal proċessuri quantum upscale
Il-proċessur quantum iddisinjat minn dan it-tim ta 'riċerka għandu vantaġġi notevoli fuq ħafna proċessuri quantum superkonduttivi oħra introdotti fil-passat. Fit-testijiet inizjali, instab li jaħdem tajjeb ħafna, billi żamm kontroll eċċellenti fuq il-qubits mingħajr il-ħtieġa ta 'wajers estensivi.
Fil-futur, id-disinn il-ġdid jista’ jiżdied biex jinħolqu proċessuri quantum akbar li jkun fihom ħafna qubits addizzjonali u b’hekk jistgħu potenzjalment jindirizzaw problemi ta’ komputazzjoni aktar kumplessi. Barra minn hekk, jista' jispira l-introduzzjoni ta' moduli quantum multi-chip simili oħra li joperaw b'mod affidabbli u li huma aktar faċli biex jittejbu.
