سیلیکون خالص ۲۸: کلید گشودهسازی تراشههای کوانتومی با یک میلیون کیوبیت
تیم پژوهشی دانشگاه منچستر با حذف ناخالصیهای سیلیکون طبیعی،ליחهی بینظیری از این عنصر با خالصیت بیسابقه تولید کردهاند. این پیشرفت میتواند موانع اصلی مقیاسپذیری پردازندههای کوانتومی را برطرف سازد و مسیر ساخت تراشههای حاوی میلیونها کیوبیت را هموار نماید.
بر اساس گزارشی از لایو ساینس و مقالهای در نشریهی نیچر، محققان britannique توانستهاند ایزوتوپ سیلیکون-۲۸ را به خالصیت نزدیک به صددرصد برسانند. این ماده پایه، که در تراشههای معمولی نیز کاربرد دارد، حالا به عنوان کاندیدای ایدهآل برای معماری کیوبیتهای półهرسانایی معرفی شده است.
🔗 بیشتر بخوانید: تلسکوپ فضایی جیمز وب قدیمیترین سیاهچاله کیهان را کشف کرد
چرا سیلیکون خالص برای کامپیوتر کوانتومی حیاتی است؟
برخلاف بیتهای کلاسسیک که تنها در حالت ۰ یا ۱ وجود دارند، کیوبیتها از پدیدهی همدوسی (Superposition) بهره برده و هر دو حالت را بهصورت همزمان پردازش میکنند. این ویژگی توان محاسباتی را بهشکل نمایی افزایش میدهد، اما پایداری این حالتها — که به آن «انسجام کوانتومی» میگویند — چالش اصلی است.
[[OAR_MEDIA_1]]
آخرین مطالب
اکبر کامپیوترهای کوانتومی کنونی حدود هزار کیوبیت فعال دارند، درحالی که برای حل مسائل واقعی و پیچیده (مانند شبیهسازی مولکولها یا شکستن رمزنگاریهای پیشرفته) به تقریبا یک میلیون کیوبیت پایدار نیاز است. کیوبیتهای معمول، ساخته شده از فلزات ابررسانا مانند تانتالیم یا نیوبیم، حساسیت’extremeای نسبت به نوسانات حرارتی دارند و باید در دمای نزدیک به صفر مطلق (-۲۷۳.۱۵ سانتیگراد) نگهداری شوند؛ هزینه و پیچیدگی سیستمی که برای مقیاس یک میلیون کیوبیت تقریبا غیرممکن است.
🔗 بیشتر بخوانید: هوش مصنوعی (AI) بهعنوان کلمه برتر سال ۲۰۲۳ دیکشنری کالینز انتخاب شد
کیوبیتهای پایهی سیلیکون مزیتهای استراتژیکی دارند: ابعاد نانومتری، سازگاری با خط تولید تراشههای فعلی، کارایی در دمای بالاتر (میلیکلوین به جای میکروکلوین) و هزینه کمتر. با این حال، سیلیکون طبیعی شامل سه ایزوتوپ Si-۲۸، Si-۲۹ و Si-۳۰ است. وجود هستههای اتمی Si-۲۹ با اسپین هستهایِ نیمی، منبع نویز مغناطیسی است که انسجام کیوبیت را در کسری از ثانیه از بین میبرد.
[[OAR_MEDIA_2]]
در این پژوهش نوین، دانشمندان با بهکارگیری تکنیک جداسازی ایزوتوپی پیشرفته، اتمهای Si-۲۹ و Si-۳۰ را بهطور کامل حذف کرده و سیلیکون-۲۸ خالص را بهدست آورند. این «آجر پایه» جدید، محیطی بینویز برای اسپینهای الکترونیکی یا هستهای فراهم میکند که زمان انسجام را به میزان قابلتوجهی افزایش میدهد.
«ما موفق شدیم یک «آجر حیاتی» برای معماری کوانتومی مبتنی بر سیلیکون بسازیم. این گام، پتانسیل دارد تا فناوریای را محقق سازد که روند توسعه بشریت را دگرگون کند.»
با رفع موانع نویزِ ذاتی ماده، تیم منچستر اکنون بر روی یکپارچهسازی این کیوبیتهای خالص در معماریهای مقیاسپذیر و کنترل خطای کوانتومی متمرکز است. اگر چالشهای مهندسی باقیمانده حل شوند، رویای کامپیوتر کوانتومی با یک میلیون کیوبیت — که قدرت محاسباتی فراتر از تمام ابرکامپیوترهای جهان را در خود جای میدهد — از ขاب به واقعیت تبدیل خواهد شد.
دسته بندی مطالب
مقالات کسب وکار
