Istraživanja

Velika prekretnica: kvantno računalstvo u siliciju postiže 99 posto točnosti

Mladen Smrekar četvrtak, 20. siječnja 2022. u 15:43

Kvantno računalstvo gotovo bez pogrešaka doista je moguće, dokazali su istraživači, utirući put kvantnim uređajima na bazi silicija, kompatibilnih s trenutnom tehnologijom proizvodnje poluvodiča

Čak tri istraživačka rada, objavljena u časopisu Nature, neovisno potvrđuju da je robusno, pouzdano kvantno računanje u siliciju doista moguće. Eksperimenti australskih, nizozemskih i japanskih istraživala pokazali su točnost veću od 99 posto.

Tri paralelna eksperimenta

"Kad su pogreške tako rijetke, možete ih otkriti i ispraviti čim se pojave. To pokazuje da je moguće izraditi univerzalno kvantno računalo koje neće biti specifično ni za jednu aplikaciju", objašnjava profesor Andrea Morello, voditelj istraživačkog tima sa Sveučilišta Novi Južni Wales (UNSW). 

Kvantni procesor od tri kubita
Kvantni procesor od tri kubita

Ovo istraživanje važna je prekretnica na tom putu. Morello i suradnici postigli su vjernost rada s jednim kubitom do 99,95 posto te s dva kubita od 99,37 posto u sustavu od tri kubita koji se sastoji od elektrona i dva atoma fosfora, unesenih u silicij putem ionske implantacije.

Istovremeno, nizozemski eksperiment pod vodstvom Lievena Vandersypena postigao je 99,87 posto vjernosti s jednim, odnosno 99,65 posto s dva kubita, koristeći spinove elektrona u kvantnim točkama formiranim u siliciju i leguri silicija i germanija (Si/SiGe).

Japanski tim pod vodstvom Seiga Tarucha na sličan je način postigao 99,84, odnosno 99,51 posto vjernosti u sustavu s dva elektrona koristeći Si/SiGe kvantne točke.


Australski i nizozemski timovi certificirali su izvedbu svojih kvantnih procesora koristeći javno dostupnu sofisticiranu metodu gate set tomografije, razvijene u američkom laboratoriju Sandia.


Profesor Andrea Morello, voditelj istraživačkog tima sa Sveučilišta Novi Južni Wales
Profesor Andrea Morello, voditelj istraživačkog tima sa Sveučilišta Novi Južni Wales

Rješenje u fosforu

Morello je još ranije pokazao da može sačuvati kvantne informacije u siliciju 35 sekundi, zahvaljujući ekstremnoj izolaciji nuklearnih spinova od njihovog okruženja.

"U kvantnom svijetu, 35 sekundi je vječnost. Za usporedbu, u slavnim Google i IBM-ovim supravodljivim kvantnim računalima životni vijek je oko sto mikrosekundi – gotovo milijun puta kraći", otkriva Morello.

Zapetljani sustav od tri kubita
Zapetljani sustav od tri kubita

No, izolacija kubita učinila je naizgled nemogućom njihovu interakciju, potrebnu za izvođenje stvarnih izračuna. Ovaj problem sad je prevladan korištenjem elektrona koji obuhvaća dvije jezgre atoma fosfora.

"Ako imate dvije jezgre koje su spojene na isti elektron, možete ih natjerati da izvrše kvantnu operaciju", kaže sudionik eksperimenta Mateusz Mądzik. "Dok ne upravljate elektronom, te jezgre sigurno pohranjuju svoje kvantne informacije. Ali sada ih možete natjerati da razgovaraju jedne s drugima putem elektrona, kako bi realizirali univerzalne kvantne operacije koje se mogu prilagoditi bilo kojem računskom problemu."

Mateusz Mądzik s UNSW-a
Mateusz Mądzik s UNSW-a

Atomi fosfora uvedeni su u silicijski čip ionskom implantacijom, istom metodom koja se koristi u svim postojećim silikonskim računalnim čipovima. To osigurava da je ovaj kvantni proboj kompatibilan s industrijom poluvodiča.

Kvantni procesori

Sva postojeća računala primjenjuju neki oblik ispravljanja pogrešaka i redundancije podataka, ali zakoni kvantne fizike postavljaju ozbiljna ograničenja u načinu na koji se ispravljanje odvija u kvantnom računalu. 

Silicijski kvantni elektronički uređaj
Silicijski kvantni elektronički uređaj

"Obično su vam potrebne stope pogrešaka ispod 1 posto, kako biste primijenili kvantne protokole za ispravljanje pogrešaka. Sad kad smo postigli ovaj cilj, možemo početi projektirati pouzdane silicijske kvantne procesore za korisne izračune", najavljuje profesor Morello. 

📢 Uštedi do 30%

TOP!

Logitech

Vrhunska Logitech periferija nezaobilazan je dodatak za tvoj radni stol.

Kupi

📢 Uštedi 800 kn

TOP!

HUAWEI MateView GT

27" monitor sa zakrivljenim zaslonom i velikom brzinom osvježavanja savršen je za učenje, igranje i rad.

2.199 kn 2.999 kn Kupi

📢 Besplatna dostava

TOP!

DELL

DELL Vostro 3510 s Core i7 procesorom, 16GB RAM-a te 15.6" IPS ekranom i vrhunski monitori.

Od 1499 kn Kupi


2-sistemski bass reflex zvučnici

KEF LS50

Najprecizniji, impresivan zvuk, Uni-Q 12. generacije s MAT nizom drajvera za iznimnu akustičnu točnost, 47 Hz - 45 kHz, 40-100 W, 8 Ω, 85 dB.

7.399 kn 9.749 kn Kupi

7.2-kanalni AV receiver

MARANTZ NR1711

Tanak dizajn, iznimne performanse, 8K Ultra HD, HEOS, 90W po kanalu, eARC HDMI, Bluetooth, Wi-Fi, AirPlay 2.

6.799 kn Kupi