นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าพวกเขามาถึง "จุดเปลี่ยนวิกฤต" หลังจากพัฒนาเทคโนโลยีที่ทำให้โปรเซสเซอร์ควอนตัมที่ใช้ซิลิคอนสามารถทำงานได้มากขึ้น
บริษัทคอมพิวเตอร์ควอนตัม Equal1 ได้สร้างหน่วยประมวลผลควอนตัม (QPU) ที่สามารถสร้างได้โดยใช้กระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์แบบเดิมๆ สิ่งนี้จะขจัดความซับซ้อนและค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการผลิตโปรเซสเซอร์ควอนตัมโดยใช้วัสดุแปลกใหม่หรือเทคนิคที่ซับซ้อน
บริษัทยังได้พัฒนาสิ่งที่ตัวแทนเรียกว่า "ชิปควบคุมควอนตัมที่ซับซ้อนที่สุดที่พัฒนาขึ้นจนถึงปัจจุบัน" ซึ่งสามารถทำงานที่อุณหภูมิต่ำมาก และปูทางไปสู่ชิปหลายล้านคิวบิตบนชิปตัวเดียว ซึ่งหมายความว่าสามารถจัดการข้อมูลควอนตัมบิตจำนวนมหาศาลพร้อมกัน ในขณะเดียวกันก็รักษาความเสถียรและแม่นยำในการคำนวณ
ในทางตรงกันข้าม ชิปควอนตัมที่ทรงพลังที่สุดในปัจจุบันมีเพียงควิบิตหลักพันเท่านั้นและถูกสร้างขึ้นด้วยตัวนำยิ่งยวด ซึ่งทั้งหมดนี้ต้องการการระบายความร้อนจนใกล้ศูนย์สัมบูรณ์จึงจะสามารถคำนวณควอนตัมได้
เมื่อรวมกันแล้ว เทคโนโลยีใหม่ๆ "จะปูทางไปสู่ระยะต่อไปของและสาธิตวิธีที่รวดเร็วที่สุดในการขยายขนาดคือการใช้ประโยชน์จากโครงสร้างพื้นฐานซิลิคอนที่มีอยู่” ตัวแทนของ Equal1 กล่าวในคำแถลง-
การทำไม่ได้ของควอนตัม
การสร้างชิปควอนตัมเป็นกระบวนการที่ยากและมีราคาแพงอย่างฉาวโฉ่ ชิปควอนตัมต่างจากชิปคอมพิวเตอร์ทั่วไปซึ่งต้องใช้บิตไบนารีในการประมวลผลข้อมูลเป็น 1 หรือ 0ซึ่งมีพื้นฐานมาจากหลักการของ-
Qubits มีคุณสมบัติพิเศษที่ช่วยให้พวกมันมีอยู่ในหลายสถานะพร้อมกัน — ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการซ้อนทับ — และทำงานร่วมกันในลักษณะที่บิตดั้งเดิมไม่สามารถผ่านกระบวนการที่เรียกว่า- การประมวลผลแบบขนานที่ได้ผลลัพธ์ช่วยให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้ปัญหาได้เกินกว่าความสามารถของระบบแบบดั้งเดิม
อย่างไรก็ตาม qubit นั้นเปราะบางอย่างไม่น่าเชื่อ จะทำงานเฉพาะเมื่อเก็บไว้ในสถานะเชื่อมโยงกันเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าจะรักษาสถานะควอนตัมไว้นานพอที่จะทำการคำนวณได้ การเชื่อมโยงกันถูกรบกวนได้ง่ายจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิหรือสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีอุณหภูมิที่ต่ำมากเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวน
ที่เกี่ยวข้อง:
โดยทั่วไปแล้ว ชิปควอนตัมยังผลิตโดยใช้วัสดุแปลกใหม่หรือวัสดุที่สร้างขึ้นเอง เช่น โลหะที่เป็นตัวนำยิ่งยวด ซึ่งต้องใช้กระบวนการผลิตที่มีราคาแพงและซับซ้อน นวัตกรรมของ Equal1 คือการใช้ซิลิคอน ซึ่งเป็นหนึ่งในวัสดุที่มีอยู่มากมายและใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์
ซิลิคอนมอบสภาพแวดล้อมที่มั่นคงสำหรับคิวบิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้การผสมผสานวัสดุที่เรียกว่าซิลิคอนเจอร์เมเนียม (SiGe)- ในการศึกษาที่เผยแพร่เมื่อวันที่ 2 ธันวาคมในฐานข้อมูลก่อนพิมพ์อาร์เอ็กซ์นักวิทยาศาสตร์ของ Equal1 อธิบายว่า SiGe ผสมผสานความเสถียรของซิลิคอนเข้ากับความสามารถของเจอร์เมเนียมในการเพิ่มประสิทธิภาพทางอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานควอนตัม ที่สำคัญกว่านั้น ชิป SiGe สามารถผลิตได้โดยใช้กระบวนการและโรงงานเดียวกันกับที่ใช้ในการผลิตชิปคอมพิวเตอร์แบบเดิมอยู่แล้ว ซึ่งอาจผลิตโปรเซสเซอร์ควอนตัมได้-
ตัวแทนของ Equal1 กล่าวว่าอาร์เรย์ SiGe 6-qubit ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของชิปที่สร้างและควบคุม qubit ได้พังทลายลงในสองส่วนหลัก: ความแม่นยำของการดำเนินการควอนตัมเกตและความเร็วในการดำเนินการเหล่านั้น
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ชิปดังกล่าวแสดงให้เห็นถึงความเที่ยงตรงของเกตระดับ 1 คิวบิตที่ 99.4% ด้วยความเร็วการทำงาน 84 นาโนวินาที และความแม่นยำของเกตระดับ 2 คิวบิตที่ 98.4% ด้วยความเร็ว 72 นาโนวินาที ความแม่นยำสูงหรือความเที่ยงตรงในควอนตัมเกตจะช่วยลดข้อผิดพลาดในการคำนวณให้เหลือน้อยที่สุด ในขณะที่ความเร็วเกตที่เร็วขึ้นจะช่วยลดความเสี่ยงที่คิวบิตจะสูญเสียคุณสมบัติควอนตัมระหว่างการปฏิบัติงาน ปัจจัยเหล่านี้และความสามารถของคิวบิตในการรักษาสถานะควอนตัมให้นานพอที่จะดำเนินการที่ซับซ้อนให้เสร็จสิ้น
“ผลลัพธ์นี้แสดงให้เห็นถึงประโยชน์มหาศาลของซิลิคอนคิวบิต — ความสามารถในการบรรลุประสิทธิภาพที่จำเป็นสำหรับการปรับขนาดในสองประเด็นหลัก — ความเที่ยงตรงและความเร็วของควอนตัมเกต” Nodar Samkharadze หัวหน้าสถาปนิกควอนตัมของ Equal1 กล่าวในแถลงการณ์
หมุนมันไป
เพื่อให้มั่นใจถึงการดำเนินการควอนตัมที่เชื่อถือได้ อุปกรณ์ของ Equal1 ใช้ "spin qubits" Spin qubits เข้ารหัสข้อมูลใน- ในการศึกษาของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าสปินคิวบิตเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการบูรณาการกับซิลิคอน เนื่องจากซิลิคอนมีสภาพแวดล้อมที่เสถียรสำหรับการหมุนของอิเล็กตรอน ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงที่คิวบิตจะสูญเสียคุณสมบัติควอนตัมอันละเอียดอ่อนเนื่องจากการรบกวนจากสภาพแวดล้อม
Equal1 ยังได้พัฒนาชิปควบคุมควอนตัมที่ใช้สถาปัตยกรรมแบบหลายไทล์ การออกแบบนี้แบ่งชิปออกเป็นหลายแผ่นซึ่งสามารถทำงานแบบกึ่งอิสระได้ สถาปัตยกรรมนี้เป็นกุญแจสำคัญในการปรับขนาดระบบควอนตัม เนื่องจากช่วยให้ฟังก์ชันควบคุมกระจายไปทั่วชิปได้ หลีกเลี่ยงปัญหาคอขวดที่อาจเกิดขึ้นได้เมื่อใช้หน่วยประมวลผลเพียงตัวเดียว
ตัวควบคุมทำงานที่ 300 มิลลิเคลวิน ซึ่งเป็นอุณหภูมิสูงกว่าเล็กน้อย— ซึ่งช่วยให้สามารถจัดการคิวบิตได้อย่างมีประสิทธิภาพในขณะที่ยังคงรักษาเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมโยงกัน ตัวแทนของ Equal1 กล่าวว่าคอนโทรลเลอร์ยังมีเทคโนโลยีแก้ไขข้อผิดพลาดที่ขับเคลื่อนด้วยปัญญาประดิษฐ์ (AI) ช่วยให้สามารถปรับแบบเรียลไทม์เพื่อรักษาเสถียรภาพและความแม่นยำของการดำเนินการควอนตัม
“วันนี้ถือเป็นจุดเปลี่ยนที่สำคัญสำหรับ Equal1 และอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ควอนตัม” Elena Blokhina ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายวิทยาศาสตร์ของบริษัทกล่าวเสริมในแถลงการณ์ "Equal1 เชื่อมาโดยตลอดว่าซิลิคอนเป็นเครื่องมือในการปรับขนาดคอมพิวเตอร์ควอนตัม และในปัจจุบัน ด้วยผลลัพธ์ของชิปควบคุมและคิวบิตชั้นนำของโลก เราจึงได้ก้าวไปสู่วิสัยทัศน์นี้"
