Avainkomponentti skaalata kvanttilaskentaa

Ryhmä Sydneyn yliopistosta, Microsoftilta ja Stanfordin yliopistosta on kutistanut yhtä kvanttilaskennan skaalauksen kannalta olennaista osaa.

Kyseessä on mikroaaltomittauksien kiertoelin, joita tarvitaan kvantti-tietokoneiden rakentamisessa suuria määriä. Suurin rajoite tähän asti on ollut, että tyypilliset kiertoelimet ovat kovin kookkaita. Nyt tehdyn työn myötä yleistä kiertoelintä voidaan pienentää tuhatkertaisesti eli se voidaan integroida mikrosirulle.

Laitteessa hyödynnetään magneettisen topologisten eristeen ominaisuuksia hidastamassa valon nopeutta materiaalissa. Topologiset eristeet ovat materiaaleja, jotka toimivat eristeinä sisuksiltaan mutta joiden pinnat toimivat johteina. Lisäksi rakenteessa hyödynnetään kvantti-poikkeavaa Hall-vaikutusta ja reunatilojen kiraalisia plasmoneja.

Kiertoelin on komponentti, jota tarvitaan kvanttitason ja klassisten järjestelmien väliseen vuorovaikutukseen ja on siten elintärkeä käytännön kvantti-tietokoneen rakentamiseksi. Nyt kehitettyä komponenttiratkaisua voidaan käyttää erilaisissa kvanttijärjestelmissä.

Sydneyn ryhmän vetäjä professori David Reilly selvittää, että kvanttitietokoneiden laajentamista koskeva työ edistää läpimurtoja elektroniikan ja nanotieteen aloilla.

"Kyse ei ole vain kubiteista eli kvanttikoneiden perusrakenteista. Suurten kvanttitietokoneiden rakentaminen edellyttää myös vallankumousta klassisessa tietojenkäsittelyssä ja laitekehityksessä", toteaa professori Reilly.

"Vaikka tänään käytettävissä olisi miljoonia kubittia, ei ole selvää, että meillä on klassinen tekniikka hallita niitä. Skaalautuvan kvanttimatriisin realisointi vaatii uusien laitteiden ja tekniikoiden keksimistä klassisen ja kvanttitekniikan rajapinnassa."

Professori David Reilly on Sydneyn yliopiston Microsoft Quantum Laboratoryn johtaja. Tämä useiden miljoonien dollareiden yhteistyö on osa Microsoftin pyrkimystä rakentaa maailman ensimmäinen käytännöllinen kvanttitietokone.