Para ilmuwan telah menghubungkan putaran nuklir dalam chip silikon, menandai lompatan ke komputer kuantum yang dapat dikeluarkan.
Insinyur di UNSW telah mencapai terobosan besar Komputasi kuantum Dengan menciptakan apa yang dikenal sebagai “kuantum terjerat.” Dalam fenomena ini, dua partikel menjadi sangat terhubung sehingga perilaku mereka tidak lagi dapat dijelaskan secara independen satu sama lain. Tim mencapai ini dengan menggunakan putaran dua atom inti, sumber daya yang dianggap penting bagi komputer kuantum untuk mengungguli mesin tradisional.
Temuan, diterbitkan di SainsTandai langkah-langkah penting menuju pengembangan komputer kuantum skala besar, yang secara luas dipandang sebagai salah satu batas ilmiah dan teknologi yang paling ambisius di abad ke-21.
Menurut penulis utama Dr. Holly STEM, karya ini menunjukkan cara untuk membangun microchip kuantum di masa depan dengan teknologi yang tersedia.
“Kami berhasil menciptakan objek kuantum terbersih, yang paling terisolasi untuk berbicara satu sama lain, pada skala di mana perangkat elektronik silikon standar saat ini dibuat,” katanya.
Kesulitan utama dalam merancang komputer kuantum telah menemukan keseimbangan yang tepat antara dua persyaratan yang saling bertentangan: melindungi keadaan gangguan kuantum dan kebisingan yang halus, sambil tetap memungkinkan mereka untuk berinteraksi melakukan perhitungan. Tantangan ini menjelaskan mengapa berbagai jenis perangkat keras kuantum tetap dalam persaingan. Beberapa sistem dapat melakukan operasi dengan sangat cepat tetapi sangat rentan terhadap kebisingan, sementara yang lain lebih terlindungi dari gangguan tetapi jauh lebih sulit untuk dikendalikan dan diperluas.
Tim UNSW telah berinvestasi dalam platform yang – hingga hari ini – dapat ditempatkan di kamp kedua. Mereka telah menggunakan putaran nuklir atom fosfor, ditanamkan dalam chip silikon, untuk mengkodekan informasi kuantum.
“Putar inti atom adalah objek kuantum terbersih, yang paling terisolasi yang dapat ditemukan di negara yang padat,” kata Profesor Science Andrea Morello, Sekolah Teknik & Telekomunikasi Listrik UNSW.
“Selama 15 tahun terakhir, kelompok kami telah memelopori semua terobosan yang membuat teknologi ini pesaing nyata dalam ras komputasi kuantum. Kami telah menunjukkan bahwa kami dapat menyimpan informasi kuantum selama lebih dari 30 detik – keabadian, di dunia kuantum – dan melakukan operasi logika kuantum dengan kesalahan kurang dari 1%.
“Kami adalah yang pertama di dunia yang mencapai ini pada perangkat silikon, tetapi semuanya datang pada harga: isolasi yang sama yang membuat inti nukleus begitu bersih, membuatnya sulit untuk menghubungkannya bersama dalam prosesor kuantum skala besar.”
Sampai sekarang, satu -satunya cara untuk mengoperasikan beberapa inti inti adalah bahwa mereka ditempatkan sangat berdekatan dalam padatan, dan dikelilingi oleh satu dan elektron yang sama.
“Kebanyakan orang menganggap elektron sebagai partikel subatomik terkecil, tetapi fisika kuantum memberi tahu kita bahwa ia memiliki kemampuan untuk 'menyebar' di ruang angkasa, sehingga dapat berinteraksi dengan beberapa inti inti,” kata Dr. Holly STEM, yang melakukan penelitian ini di UNSW dan sekarang menjadi peneliti postdoctoral di DENGAN di Boston.
“Meski begitu, kisaran di mana elektron dapat menyebar sangat terbatas. Selain itu, menambahkan lebih banyak inti ke elektron yang sama membuatnya sangat menantang untuk mengendalikan setiap nukleus secara individual.”
Buat atom nukleus berbicara dengan 'telepon' elektronik
“Melalui metafora, orang dapat mengatakan itu, sampai sekarang, inti seperti seseorang yang ditempatkan di ruang kedap suara,” kata Dr. Stamp.
“Mereka dapat berbicara satu sama lain selama mereka semua berada di ruangan yang sama, dan percakapannya benar -benar jelas. Tetapi mereka tidak dapat mendengar apa pun dari luar, dan hanya ada begitu banyak orang yang dapat masuk ke dalam ruangan. Mode percakapan ini bukan 'skala'.
“Dengan terobosan ini, seolah -olah kita memberi orang telepon untuk berkomunikasi dengan kamar lain. Semua kamar masih bagus dan tenang di dalam, tetapi sekarang kita dapat melakukan percakapan antara lebih banyak orang, bahkan jika mereka jauh.”
'Telepon', sebenarnya, adalah elektron. Mark Van Blankenstein, penulis lain di atas kertas, menjelaskan apa yang sebenarnya terjadi pada tingkat sub-atom.
“Dengan kemampuan mereka untuk menyebar di ruang angkasa, dua elektron dapat 'menyentuh' satu sama lain pada jarak yang cukup jauh. Dan jika setiap elektron secara langsung digabungkan ke dalam nukleus, nukleus dapat berkomunikasi melaluinya.”
Jadi seberapa jauh jarak nukleus yang terlibat dalam percobaan?
“Jarak antara nuklei kami adalah sekitar 20 nanometer – seribu lebar rambut manusia,” kata Dr. Stamp.
“Itu tidak banyak terdengar, tetapi pertimbangkan ini: jika kita meningkatkan setiap nukleus dengan ukuran seseorang, jarak antara inti akan hampir sama dengan antara Sydney dan Boston!”
Dia menambahkan bahwa 20 nanometer adalah skala di mana chip komputer silikon modern secara rutin diproduksi untuk bekerja pada komputer pribadi dan ponsel.
“Anda memiliki miliaran transistor silikon di saku Anda atau di tas Anda hari ini, masing -masing berukuran sekitar 20 nanometer. Ini adalah terobosan teknologi kami yang sebenarnya: mendapatkan benda kuantum terbersih dan paling terisolasi yang berbicara satu sama lain pada skala yang sama dengan perangkat elektronik yang ada. Nuklei.”
Jalan ke depan
Terlepas dari sifat eksotis dari percobaan, para peneliti mengatakan perangkat ini tetap kompatibel secara fundamental dengan cara semua chip komputer saat ini dibangun. Atom -atom fosfor diperkenalkan dalam chip oleh tim profesor David Jamieson di University of Melbourne, menggunakan piring silikon yang sangat murni yang disediakan oleh Profesor Kohei Itoh di Universitas Keio di Jepang.
Dengan menghilangkan kebutuhan akan inti atom untuk melekat pada elektron yang sama, tim UNSW telah menyisihkan penghalang jalan terbesar untuk peningkatan komputer kuantum silikon berdasarkan nukleus.
“Metode kami sangat kuat dan dapat dikeluarkan. Di sini kami hanya menggunakan dua elektron, tetapi di masa depan kami bahkan dapat menambahkan lebih banyak elektron, dan memaksa mereka dalam bentuk yang memanjang, untuk menyebarkan inti lebih jauh,” kata Prof. Morello.
“Elektron mudah dipindahkan dan 'pijat' ke dalam bentuk, yang berarti interaksi dapat dihidupkan dan dimatikan dengan cepat dan tepat. Itulah yang diperlukan untuk komputer kuantum yang dapat dikeluarkan.”
Referensi: “Lampiran skala nuklir yang dimediasi oleh pertukaran elektron” oleh Holly G. Stemp, Mark R. Van Blankenstein, Serwan Asaad, Mateusz T. Mądzik, Benjamin Joecker, Hannes R. Furge, Arne Laucht, Fay E. Hudson Laucht, Andrew S. Dzurak, Arne Laucht, Fay E. Dzurak, Fay E. Hudson Laucht, Andrew S. Dzurak, Dzurak, Laucht, Fay E. Hudson Laucht, Andrew S. Dzurak, Dzurak, Laucht, Fay E. Hudson Laucht, Andrew S. Dzurak, Dzurak, Laucht, Fay E. Hudson Laucht, Andrew S. Dzurak David N. Jamieson and Andrea Morello, 18 September 2025, Sains.
Doi: 10.1126/science.ady3799
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan Buletin ScitechDaily.
Ikuti kami di Google dan Google News.
NewsRoom.id
