Mielőtt valósággá válhatnak, a tudósoknak számtalan nehezen megoldható problémát kell valahogy megoldaniuk, amihez most hatalmas segítséget kaptak egy új tanulmány formájában.
Mielőtt a kvantumszámítógépek és kvantumhálózatok kiaknázhatják hatalmas lehetőségeiket, a tudósoknak számos nehéz problémát kell leküzdeniük – egy új tanulmány azonban felvázolja az egyik ilyen probléma lehetséges megoldását.
Mint a közelmúltban végzett kutatásokból kiderült, a szilícium anyag, amelyből a meglévő klasszikus számítástechnikai alkatrészeink készülnek, kvantumbitek tárolására is alkalmasnak bizonyult.
Ezek a kvantumbitek – vagy qubitek – a következő szintű kvantumszámítási teljesítmény kulcsa, és többféle típusuk létezik.
A szilícium qubitek az egyik típus, amelyet a fizikusoknak sikerült az idők során egyre fejlettebbé és stabilabbá tenniük, de felmerül a kérdés, hogy hogyan lehet ezeket méretarányosan összekapcsolni. Az új kutatás azt mutatja, hogy a szilícium bizonyos hibái – az úgynevezett T-központok – fotonikus (vagy fényalapú) összeköttetésekként működhetnek a qubitek között.
Egy olyan emitter, mint a T-központ, amely egyesíti a nagy teljesítményű spin qubiteket és az optikai fotonok előállítását, ideális a skálázható, elosztott kvantumszámítógépek készítéséhez. Ezek együttesen képesek kezelni a feldolgozást és a kommunikációt, ahelyett, hogy két különböző kvantumtechnológiát kellene összekapcsolni, egyet a feldolgozáshoz, egyet pedig a kommunikációhoz. Más szóval, ez egy hatékonyabb rendszer, és valószínűleg könnyebben megépíthető.
A kutatók arról számolnak be, hogy ez az első alkalom, hogy optikailag megfigyelték az ilyen kvantumrészecske-aktivitást szilíciumban – újabb bizonyíték arra, hogy ez egy járható út. Van egy másik előnye is: A T-központok ugyanolyan hullámhosszon bocsátanak ki fényt, mint amilyet a jelenlegi szálas kommunikációs és távközlési berendezések hálózatai használnak. Ez egyszerűbbé tenné a kvantuminternet-technológia bevezetését.
A T-központokkal olyan kvantumprocesszorokat lehet építeni, amelyek eredendően kommunikálnak más processzorokkal. Ha a szilícium qubitjeink az adatközpontokban és az üvegszálas hálózatokban használt sávban fotonok (fény) kibocsátásával tudnak kommunikálni, akkor ugyanezeket az előnyöket kapjuk a kvantumszámításhoz szükséges több millió qubit összekapcsolásához. A kutatók több tízezer apró mikropuckot állítottak elő szilícium ostyán, és speciális mikroszkópiás technikákkal igazolták, hogy minden egyes ilyen apró eszköznek kis számú T-központja van, amelyek egyedileg megszólíthatók és vezérelhetők.
Még sok munka vár ránk – a qubiteket megbízhatóbbá és pontosabbá kell tenni, hogy megfelelően ki lehessen őket használni -, de ez a kutatás egy újabb jelentős lépéssel közelebb visz minket a kvantumszámítástechnikai jövőhöz. Ha ez a jövő szilíciumra épülhet, akkor máris több éves gyártási szakértelemre és berendezésre támaszkodhatunk, ami viszont zökkenőmentesebb átmenetet jelent a kvantumszámítástechnikához. Ha megtaláljuk a módját annak, hogy a kvantumszámítástechnikai processzorokat szilíciumban hozzuk létre, akkor kihasználhatjuk a hagyományos számítógépek gyártásához használt sokéves fejlesztést, tudást és infrastruktúrát, ahelyett, hogy egy teljesen új iparágat hoznánk létre a kvantumgyártáshoz.
(Forrás: ScienceAlert)