Създадоха първия по рода си и най-голям квантов чип

До момента производството на квантови чипове бе трудно или почти невъзможно. Изследователи от Масачузетския технологичен институт създадоха метод за производството на „изкуствени атоми“, с които да направят най-големия и първия по рода си квантов чип. Атомите са създадени в изключително тънки слоеве диаманти.

„Това постижение е знаково за сферата на квантовите процесори“, заяви асистент професорът в департамента по електронно инженерство и компютърни науки в Масачузетския технологичен институт Дирк Енглунд.

Стандартни компютри и процесори използват битове в чиповете си. Тяхната бинарна позиция може да е включена или изключена. Приложения, уеб сайтове и компютърни програми са изградени от информация, кодирана по този начин. Цифрата 1 обозначава, че битът е включен. Цифрата 0 обозначава, когато той е изключен. Това е основата на бинарния програмен език.

Квантовите компютри използват изцяло различен метод на работа. Учени наблюдаваха явления, при които частици могат да съществуват едновременно във включено и изключено състояние. Именно затова квантовите компютри използват мерни единици наречени квибити. Вместо бит. Те могат да бъдат едновременно включени и изключени или в междинно състояние.

При поставянето на една задача на компютър, като откриването на изхода от един лабиринт, стандартен компютър ще опита да намери решение изследвайки всеки маршрут един след друг. Квантов компютър ще може да изследва всички възможности наведнъж.

„През последните 20 години на квантово инженерство имахме една основна визия – да изградим подобна изкуствена система от квибити, която може да бъде интегрирана в електроника“, допълва  Енглунд.

Въпреки напредъка в технологиите, производството на квантови материали е трудно. Най-малкия контакт между атом с квантово поведение с друг атом би изключил квантовия атом. Това прави лесно изграждането на квантови прототипи, но усложнява създаването на цели квантови компютри.

Изкуствените атоми на Масачузетския технологичен институт са изградени от цветните центрове в диаманти. Това са дефекти във въглеродната решетка, в която липсват атоми. Празното пространство е изпълнено с други структури, като германиум или силиций. Изкуствените атоми отделят цветните частици на светлина, която може да пренася квантова информация представена под формата на квибит.

Предизвикателството пред използването на този модел е изграждането на платформа, която може да бъде разрасната, създавайки система с хиляди или милиони квибити.

„Изкуствените атоми са в солиден кристал. Нежелана зараза с други материали може да повлияе на квантовите възможности, като последователността на информацията. Освен това вариации в кристала може да доведат до изменения в квибитите, което ще усложни създаването на големи системи“, разказва изследователят от Масачузетския технологичен институт  и съавтор на проучването Ноел Х. Уан.

Именно затова учените предприеха хибриден подход. Вместо да направят целия чип от диамант, няколко по-малки чипа са свързани в изграждането на един по-голям чип. Това позволява свързването на 128 квибита в една платформа.

Следващата стъпка от проучването ще е изпробването на оперативните възможности на чипа.

Квантовите компютри вече доказаха, че могат да изпълняват задачи, които са непостижими за стандартни компютри. Подобен компютър използван от Google разреши поставена задача за 200 секунди. Един обикновен компютър би изпълнил същата задача за 10 хил. години.

IBM, Intel и Microsoft също строят подобни машини. Те могат да намерят широко приложение от анализ на променливи като времето, през прогнози за ръст в населението и планиране на градове, до симулации за началото на Вселената.