Kohti kvanttitietokoneita askel kerrallaan

Yleiskäyttöisen kvanttitietokoneen kehittämiseksi yhtenä teknisenä ratkaisuna tutkitaan mahdollisuutta toteuttaa kvanttilaskenta optisessa piirissä jossa kuljettaa fotonisia kubitteja ja viedä ne sitten haluttuun kvanttimuistiin.

MIT:n, Harvardin yliopiston ja Sandia National Laboratoriesin yhteinen tutkijaryhmä raportoi uudesta tekniikasta luoda timantteihin kohdennettuja vikoja aiempia menetelmiä helpommin ja tarkemmin.

Eniten tutkittu timanttivika on typpi-vakanssi keskus, joka voi ylläpitää superpositiota pidempään kuin mikään muu kubittiehdokas. Mutta se säteilee valoa suhteellisen laajalla spektrillä, mikä voi häiritä kvanttilaskennan tarkkuutta.

Uusi tutkimus tuo esiin pii-vakanssi keskuksia, jotka emittoivat valoa hyvin kapealla taajuuskaistalla. Ne eivät luonnostaan ylläpidä superposiotiota yhtä hyvin mutta teorian mukaan jäähdyttämällä ne millikelvinien lämpötiloihin voisi ratkaista tämän ongelman.

Myös Stanfordin sähkötekniikan professori Jelena Vuckovic tutkii kvanttilaskentaa, joka perustuu mieluummin valoon kuin sähköön. Vuckovic on keskittynyt kehittämään kvanttitietotekniikkaa, joka toimisi normaaleissa olosuhteissa eikä kaipaisi lähes absoluuttista jäähdytystä.

"Yritämme kehittää kvanttisirun perustyöyksikön, joka vastaa transistoria piisirulla" toteaa Vuckovic.

Teollisuudelle tuttu piikarbidi tiedetään entuudestaan materiaaliksi, jota voidaan muokata luomaan värikeskuksia huoneen lämpötilassa. Äskettäin Vuckovicin vetämä kansainvälisen ryhmä onnistui kehittämään piikarbidiin niin tehokkaita värikeskuksia, että ne tutkijoiden mielestä osoittavat käytännöllisen lähestymistavan tehdä kvanttisiru.

Mutta elektronien ansoittaminen ei ole niin yksinkertaista. Edes tutkijat eivät ole varmoja, mikä metodi olisi paras. "Emme tiedä vielä mikä lähestymistapa on paras, joten jatkamme kokeilua" toteaa Vuckovic.

Suomalaistutkijat ovat puolestaan keskittyneet kvanttitietokoneen jäähdytykseen . Aalto-yliopiston kvanttifyysikko Mikko Möttönen on ryhmineen keksinyt kvanttipiirijäähdyttimen, joka vähentää kvanttilaskennan virheitä.

Möttösen ryhmän kehittämä nanokokoinen jäähdytin ratkaisee jättimäisen haasteen: sen avulla lähes kaikki sähköiset kvanttilaitteet voidaan alustaa nopeasti. Näin laitteista tulee tehokkaampia ja luotettavampia.

Jäähdytyksen voi kytkeä pois päältä säätämällä ulkoisen jännitteen nollaan. Silloin edes kvanttilaitteen luovutettavissa oleva energia ei riitä puskemaan elektronia eristeen läpi. Seuraavaksi tutkijat aikovat jäähdyttää ihan oikeita kvanttibittejä, laskea jäähdyttimellä saavutettavaa minimilämpötilaa ja rakentaa sen on/off-kytkimestä supernopean.

Sivusto pitää kesälomaa heinäkuun ja toivotan hyvää lomaa myös lukijoillemme.