Fabricarea dispozitivelor electronice care integrează geometrii flexibile reprezintă o provocare semnificativă în tehnologia avansată. Pentru a funcționaliza calculul cuantic la capacitate maximă, este esențial să avem la dispoziție un număr mare de qubiți de înaltă calitate, pe care să îi putem grupa în sisteme logic corectate de erori. Diverse companii explorează metode diferite pentru a atinge acest obiectiv, abordările lor putând fi clasificate în două categorii principale. Pe de o parte, unele companii se concentrează pe integrarea qubiților în dispozitive electronice fabricabile în masă, asigurând astfel producția extinsă de dispozitive. Pe de altă parte, alte companii optează pentru utilizarea atomilor sau fotonilor ca qubiți, asigurând o comportare mai consistentă, dar necesitând un hardware complex pentru gestionarea acestora.
Un avantaj major al sistemelor care utilizează atomi sau ioni constă în capacitatea de a muta acești qubiți. Astfel, putem încurca orice qubit cu altul, oferind o flexibilitate considerabilă pentru corectarea erorilor. Sistemele bazate pe dispozitive electronice, în contrast, sunt limitate la configurația stabilită în timpul fabricației.
Recent, un nou studiu a explorat o cercetare care pare să ofere cele mai bune caracteristici ale ambelor lumi. Studiul se concentrează pe punctele cuantice, care pot fi produse în serie și găzduiesc un qubit sub forma spinului unui singur electron. Rezultatele arată că este posibil să mutăm acești qubiți de spin de la un punct cuantic la altul fără a pierde informația cuantică. Capacitatea de a-i muta poate facilita conectivitatea de tipul oricare-cu-oricare, asemănătoare cu cea observată la atomi și ioni.
Un punct cuantic poate fi considerat un mijloc de control al comportamentului unui electron. Punctele cuantice fizice confinează electronii într-un spațiu atât de mic încât este sub lungimea de undă a electronilor. Datorită dimensiunilor lor reduse, este posibil să încorporăm multe astfel de structuri într-un spațiu compact; acestea pot fi, de asemenea, integrate în procesele de fabricație a cipurilor. Aceasta ne-a permis să creăm cipuri cu numeroase puncte cuantice, împreună cu porțile și alte dispozitive necesare pentru a controla comportamentul lor.
Pentru a folosi unul dintre aceste elemente ca qubit, electronica este utilizată pentru a încărca un electron suplimentar în punctul cuantic. Electronii au o proprietate numită spin, iar controlul acesteia permite ca qubitul să fie în starea de spin sus, spin jos sau o suprapoziție a celor două. Deși qubiții bazati pe electroni sunt relativ fragili — mediul înconjurător poate să-i perturbe ușor — punctele cuantice îi izolează suficient de bine încât să aibă performanțe satisfăcătoare.
Ca orice alt cip fabricat, cablajul care conectează punctele cuantice este fixat în loc în timpul fabricației cipului. Deoarece diferite scheme de corectare a erorilor necesită diferite conexiuni între qubiți, acest lucru ne obligă să ne angajăm la scheme specifice de corectare a erorilor în timpul fabricației. Dacă se dezvoltă un algoritm mai bun după fabricația unui cip, probabil nu va fi posibil să trecem la acesta. Algoritmi mai puțin complecși pot beneficia de scheme de corectare a erorilor mai simple, care necesită mai puțină infrastructură, dar nu am putea schimba schemele cu aceste cipuri.
Astfel, punctele cuantice par să tipifice o nouă direcție promițătoare în evoluția calculului cuantic, oferind o combinație atractivă între fabricabilitatea în masă și flexibilitatea în manipularea qubiților.
Sursa: Ars Technica
Poll: Care este cea mai mare provocare în tehnologia avansată a dispozitivelor electronice cu qubiți de înaltă calitate?
Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România
Leave a Reply