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

 

Кристаллическая бабочка
Кристаллическая бабочка

Опубликован механизм знаменитой реакции Зелинского. Получение бензола из ацетилена с помощью автокаталитического каскада на углеродных наночастицах
Российские исследователи показали, что карбеновые центры на зигзагообразных краях графеновых структур могут представлять собой альтернативную платформу для создания эффективных каталитических систем. В частности впервые был представлен механизм реакции Зелинского: тримеризации ацетилена с образованием такого важного продукта как бензол.

Подводятся итоги творческого конкурса «ЮниКвант»
На конкурс «ЮниКвант» для участия в профильной смене по био- и нанотехнологиям в ВДЦ «Океан» поступило более 100 заявок.

Круги на нано-полях
Тысяча SEM-микрофотографий иллюстрируют эффект упорядочивания наночастиц палладия на углеродной подложке. В журнале Scientific Data опубликована новая статья Ananikovlab.ru, в которой визуализируется и обсуждается этот уникальный эффект упорядочения.

2019-nCoV: очередной коронованный убийца?
Анна Петренко
В статье рассказывается о коронавирусе 2019-nCoV — что мы знаем сегодня. А ведущие международные научные издательства предоставляют бесплатный доступ к новым статьям, посвященных изучению коронавируса

Дышать свободно: как воздухоочистители борются с вирусами
Ростех
В перечне помощников в борьбе с вирусом COVID-2019 – также воздухоочистители. Речь идет о системах очистки воздуха, которые работают на основе фотокатализа. Их фильтры способны справиться с 99% бактерий и вирусов, в том числе могут стать действенным способом борьбы со злополучным COVID-2019.

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2020 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.