Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Разработана технология создания квантового процессора на основе кремния

Ключевые слова:  Квантовый бит, Квантовый компьютер, Кремниевый транзистор, Кремний, периодика

Опубликовал(а):  Доронин Федор Александрович

14 октября 2015

Австралийские исследователи впервые изготовили один из ключевых элементов квантового компьютера из кремния. Они также показали, что два кремниевых транзистора, действующие в роли квантовых битов (или кубитов), могут выполнять сверхбыстрые расчёты.

Напомним, что кубиты, в отличие от классических битов, могут принимать не только значения 1 или 0, но и все промежуточные одновременно (в силу своей квантовой природы). В результате пять запутанных кубитов могут хранить и обрабатывать столько же информации, что и 32 (2 в пятой степени) классических бита, 10 запутанных кубитов = 1000 классических бита, а 300 кубитов могут быть соотнесены с таким количество битов, сколько атомов во всей Вселенной. Соответственно, и производительность квантовых компьютеров на основе кубитов значительно выше, чем у классических компьютеров на кремниевых схемах.

Ранее кубиты реализовывали в довольно дорогих и экзотических материалах (например, на основе сверхпроводников, как это сделали российские учёные) и в небольшом количестве. Кроме того, всю систему надо было охлаждать до температур близких к абсолютному нулю.

Кремний же является дешёвым, распространённым материалом, который сегодня повсеместно используется в электронной промышленности. Производство кремниевых схем поставлено на поток, а значит, достижение австралийцев делает мечту о повсеместном использовании квантовых компьютеров ближе к реальности.

Команда, возглавленная Эндрю Дзураком (Andrew Dzurak) из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее, создала так называемый CNOT логический вентиль на основе кремниевых транзисторов. Он может стать частью квантового чипа, который будет производить вычисления.

В новом устройстве кремниевые кубиты изолированы друг от друга для сохранения стабильности состояния. Каждый представляет собой стандартный транзистор, правда, способный хранить только один электрон. Спин электрона кодирует 1 или 0, а внешнее микроволновое поле и ток контролируют кубиты и заставляют их взаимодействовать нужным образом.

Пока на руках у исследователей пара таких кубитов, но можно масштабировать это решение и создать последовательность из множества кубитов, что позволит производить всё более и более сложные расчёты. Команда Дзурака уже запатентовала дизайн чипа, содержащего миллионы таких кубитов. Впрочем, до того как полноценное решение будет создано пройдёт не менее 10-20 лет.

"Мы продемонстрировали двухкубитную логическую схему – центральный строительный блок квантового компьютера, и, что важно, выполнили его из кремния. Мы используем, по сути, ту же технологию, что и при создании существующих компьютерных чипов, так что изготовить полномасштабный процессор на основе этой методики будет гораздо проще, нежели с помощью каких бы то ни было экзотических технологий, – комментирует Дзурак. – Таким образом, создание квантового компьютера становится более осуществимым, ведь оно основано на той же технологии производства, что и вся современная компьютерная индустрия".

Полномасштабный квантовый процессор, как считается, найдёт применение в самых различных областях – от финансов, страхования и здравоохранения до автоматизированного проектирования фармацевтических соединений и быстрого поиска информации в больших объёмах данных.

Проблема данной разработки в том, что она, как и предшественники, может функционировать лишь при очень низких температурах – около 1 Кельвина (минус 272 градуса по Цельсию). Впрочем, авторы работы отмечают, что современные технологии и в этой сфере не стоят на месте, и холодильники последнего поколения вполне в состоянии поддерживать такие температуры.

Подробности работы австралийских учёных были опубликованы изданием Nature (от ред. статья A two-qubit logic gate in silicon M. Veldhorst, C.H. Yang, J.C.C. Hwang, W. Huang, J.P. Dehollain, J.T. Muhonen, S. Simmons, A. Laucht, F.E. Hudson, K.M. Itoh, A. Morello,A.S. Dzurak. Nature (2015) doi:10.1038/nature15263)



Источник: Вести. Наука



Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 14 октября 2015 13:41 

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Ещё про декабрист
Ещё про декабрист

4 февраля объявили лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке»
4 февраля в здании Минобрнауки РФ состоялась торжественное награждение лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке». 11 научно-просветительских проектов были отмечены престижной наградой.

Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии
5 февраля в Московском университете в Шуваловском корпусе МГУ состоится Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии, посвященный Международному году Периодической таблицы химических элементов, начало - 10 часов.

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Самые необычные таблицы Менделеева на выставке Международного года Периодической таблицы химических элементов

6-8 февраля в Российской академии наук состоялось торжественное открытие Международного года периодической таблицы химических элементов в России и приуроченная к этому масштабная интерактивная выставка

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.