Fiziklər kvant kompüterlər üçün yeni növ kubit yaradıblar

Tarix: 6 Iyun 2021 19:06

Avstriyalı fiziklərin fikrincə, yarımkeçiricilərdəki hipotetik elementar zərrəcikləri - "deşik"ləri kvant kompüterlərinin "hesablama blokları" kimi istifadə etmək olar. Tədqiqatın nəticələri "Nature Materials" elmi jurnalında dərc edilib.

Sonxeber.net AZƏRTAC-a istinadən bildirir ki, tədqiqatın müəlliflərindən biri olan Deniel Yirovetsin sözlərinə görə, onların İtaliyadan olan həmkarları silisium və germaniumun çoxsaylı nazik təbəqələrindən bir neçə nanometr qalınlığında struktur yaradıblar. Alimlər bunun nəticəsində "deşik"ləri germanium təbəqəsinin mərkəzində cəmləşdiriblər və onu idarə etməyi öyrəniblər. Bunun üçün nisbətən zəif maqnit sahəsi lazımdır. Odur ki, yeni yaradılan kubitləri ifratkeçiricilərdə yerləşdirmək mümkündür.

Kubitlərin bir neçə növü mövcuddur - onlar ifratkeçiricilərin, tək atomların və ya ifrataşağı temperaturadək soyudulmuş ionların, habelə müxtəlif yarımkeçirici konstruksiyaların əsasında yaradılır. Daha mürəkkəb hesablayıcı qurğuların yaradılması üzrə "kvant yürüşündə" hələ ki yuxarıda qeyd edilən üç növ kubit liderdir: onların işini idarə etmək rahatdır, bu cür kubitlər hesablamada daha az səhv buraxır.

Yarımkeçirici əsaslı kubitlərin işini idarə etmək daha az əlverişli olsa da, nəzəriyyəçilərin fikrincə, onların köməyilə mürəkkəb hesablama maşınları yaratmaq mümkün olacaq. Həmin hesablama maşınları minlərlə, hətta milyonlarla kvant hücrə yaddaşını özündə birləşdirəcək.

D.Yirovets və onun həmkarları yarımkeçirici kubitlərin yeni növünü işləyib hazırlayıblar. Onun əsasını yarımkeçiricilərin atomlarının ayrıca nüvələri və ya onların elektronları deyil, yarımkeçirici materiallarda müsbət yükü daşıyan kvaziuzərrəciklər "deşik"lər təşkil edir. Kubitlərin işində adətən istifadə edilən "deşik"lərin eyni kvant xüsusiyyətinə malik olması fiziklərə çoxdan məlumdur. Lakin onların davranışını və yerinin dəyişdirilməsini idarə etmək son dərəcə çətindir. Avstriya tədqiqatçıları silisium və germaniumun növbələşən təbəqələri vasitəsilə bu problemi həll ediblər. Qatların azacıq qalınlığı germaniumun təbəqələrində meydana gələn "deşik"lərin hərəkətliliyini məhdudlaşdırır, onları dəqiq idarə etməyə və xüsusiyyətlərini dəyişməyə imkan yaradır.

Bu struktur əsasında Yirovets və onun həmkarları iki "deşik"dən və bir neçə miniatür qızıl elektroddan ibarət kubit yaradıblar. Maqnit sahəsi üçün mənbə rolunu oynayan bu kubitlərin köməyilə kvant hücrə yaddaşının vəziyyətini hesablamaq və ona yeni informasiya yazmaq olar.

Germaniumun və silisiumun çox nazik təbəqələri nəticəsində "deşik"lərin vəziyyətini və xüsusiyyətlərini idarə etmək üçün çox zəif maqnit sahəsindən istifadə etmək olar. Bunun sayəsində müvafiq kubitləri adətən maqnit sahəsinin təsiri altında dağılan ifratkeçirici elektrik zəncirində yerləşdirmək olar. Həmçinin onları böyük miqdarda hesablama blokları olan sistemdə asanlıqla yerləşdirmək mümkündür.

"Deşik"lər əsasında yaradılan kubitlərin digər üstünlüyü ondan ibarətdir ki, onlar çox sürətlə işləyir: saniyədə 100 milyondan çox əməliyyat həyata keçirir və bu halda öz sabitliyini çox uzun müddət - təqribən 150 mikrosaniyə saxlayır. Bu, onları mürəkkəb kvant hesablamaları üçün xüsusən faydalı edir.