Komputasi Kuantum Dalam Silikon Mencapai Akurasi 99%
Komputasi Kuantum Dalam Silikon Mencapai Akurasi 99% – Penelitian yang dipimpin UNSW Sydney membuka jalan bagi prosesor kuantum berbasis silikon besar untuk manufaktur dan aplikasi dunia nyata.
Peneliti Australia telah membuktikan bahwa komputasi kuantum hampir bebas kesalahan adalah mungkin, membuka jalan untuk membangun perangkat kuantum berbasis silikon yang kompatibel dengan teknologi manufaktur semikonduktor saat ini. https://3.79.236.213/
“Publikasi hari ini di Nature menunjukkan bahwa operasi kami 99 persen bebas kesalahan,” kata Profesor Andrea Morello dari UNSW, yang memimpin penelitian tersebut.
“Ketika kesalahan sangat jarang, menjadi mungkin untuk mendeteksi dan memperbaikinya ketika terjadi. Ini menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk membangun komputer kuantum yang memiliki skala yang cukup, dan kekuatan yang cukup, untuk menangani komputasi yang berarti.”
Penelitian ini merupakan tonggak penting dalam perjalanan yang akan membawa kita ke sana,” kata Prof. Morello.
Komputasi kuantum dalam silikon mencapai ambang batas 99%
Makalah Morello adalah salah satu dari tiga yang diterbitkan hari ini di Nature yang secara independen mengkonfirmasi bahwa komputasi kuantum yang andal dan andal dalam silikon sekarang menjadi kenyataan. Terobosan ini ditampilkan di sampul depan jurnal.
Morello et al mencapai akurasi operasi 1-qubit hingga 99,95 persen, dan kesetiaan 2-qubit 99,37 persen dengan sistem tiga qubit yang terdiri dari elektron dan dua atom fosfor, diperkenalkan dalam silikon melalui implantasi ion.
Sebuah tim Delft di Belanda yang dipimpin oleh Lieven Vandersypen mencapai 99,87 persen 1-qubit dan 99,65 persen 2-qubit fidelitas menggunakan putaran elektron di titik- titik kuantum yang dibentuk dalam tumpukan silikon dan paduan silikon-germanium (Si/SiGe).
Tim RIKEN di Jepang yang dipimpin oleh Seigo Tarucha juga mencapai 99,84 persen 1-qubit dan 99,51 persen 2-qubit dalam sistem dua elektron menggunakan titik kuantum Si/SiGe.
Tim UNSW dan Delft mensertifikasi kinerja prosesor kuantum mereka menggunakan metode canggih yang disebut tomografi set gerbang, yang dikembangkan di Sandia National Laboratories di AS dan tersedia secara terbuka untuk komunitas riset.
Morello sebelumnya telah mendemonstrasikan bahwa dia dapat menyimpan informasi kuantum dalam silikon selama 35 detik, karena isolasi ekstrim putaran nuklir dari lingkungan mereka.
“Di dunia kuantum, 35 detik adalah keabadian,” kata Prof. Morello. “Sebagai perbandingan, di komputer kuantum superkonduktor Google dan IBM yang terkenal, masa pakainya sekitar seratus mikrodetik—hampir satu juta kali lebih pendek.”
Tetapi trade-off adalah bahwa mengisolasi qubit membuatnya tampaknya mustahil bagi mereka untuk berinteraksi satu sama lain, yang diperlukan untuk melakukan perhitungan yang sebenarnya.
Putaran nuklir belajar berinteraksi secara akurat
Makalah hari ini menjelaskan bagaimana timnya mengatasi masalah ini dengan menggunakan elektron yang melingkupi dua inti atom fosfor.
“Jika Anda memiliki dua inti yang terhubung ke elektron yang sama, Anda dapat membuatnya melakukan operasi kuantum,” kata Dr. Mateusz Mądzik, salah satu penulis eksperimen utama.
“Meskipun Anda tidak mengoperasikan elektron, inti-inti tersebut menyimpan informasi kuantumnya dengan aman. Tetapi sekarang Anda memiliki pilihan untuk membuat mereka berbicara satu sama lain melalui elektron, untuk mewujudkan operasi kuantum universal yang dapat disesuaikan dengan masalah komputasi apa pun.”
“Ini benar-benar teknologi pembuka kunci,” kata Dr. Serwan Asaad, penulis eksperimen utama lainnya. “Putaran nuklir adalah prosesor kuantum inti. Jika Anda menjeratnya dengan elektron, maka elektron kemudian dapat dipindahkan ke tempat lain dan terjerat dengan inti qubit lain lebih jauh, membuka jalan untuk membuat susunan qubit besar yang mampu kuat dan kuat. perhitungan yang berguna.”
David Jamieson, pemimpin penelitian di University of Melbourne, menambahkan: “Atom fosfor diperkenalkan dalam chip silikon menggunakan implantasi ion, metode yang sama yang digunakan di semua chip komputer silikon yang ada. Ini memastikan bahwa terobosan kuantum kami kompatibel dengan semikonduktor yang lebih luas. industri.”
Semua komputer yang ada menerapkan beberapa bentuk koreksi kesalahan dan redundansi data, tetapi hukum fisika kuantum menimbulkan batasan yang ketat tentang bagaimana koreksi terjadi di komputer kuantum. Prof. Morello menjelaskan: “Anda biasanya memerlukan tingkat kesalahan di bawah 1 persen, untuk menerapkan protokol koreksi kesalahan kuantum. Setelah mencapai tujuan ini, kami dapat mulai merancang prosesor kuantum silikon yang meningkatkan skala dan beroperasi dengan andal untuk perhitungan yang berguna.”