خلاصه خبر:
محققان تکنیکی برای تولید سیلیکون با خلوص بالا ایجاد کرده‌اند که گامی مهم در جهت ساخت کامپیوترهای کوانتومی مقیاس‌پذیر و دقیق است. این تیم با کاشت کیوبیت‌های اتم‌های فسفر در کریستال‌های سیلیکون پایدار خالص، مدت زمان همدوسی کوانتومی را افزایش داد. تراشه های سیلیکونی بسیار خالص از کیوبیت ها محافظت کرده و همدوسی کوانتومی پایدار را ممکن می سازند و نیاز به تصحیح خطا را کاهش میدهند. سیلیکون که به دلیل فراوانی و تطبیق پذیری اش شناخته شده است، نامزد اصلی تراشه های کامپیوتری کوانتومی در نظر گرفته میشود. این تحقیق راه را برای رایانه های کوانتومی قابل اعتماد با پتانسیل تحول در زمینه های مختلف مانند هوش مصنوعی، ارتباطات ایمن و طراحی دارو هموار میکند.
توضیحات تکمیلی
به گفته محققان دانشگاه‌های ملبورن و منچستر، یک تکنیک جدید برای ساخت سیلیکون با خلوص بالا، کامپیوترهای کوانتومی را به واقعیت نزدیک‌تر کرده است. این نوآوری شامل مهندسی سیلیکون فوق‌العاده خالص به عنوان ماده ایده‌آل برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی مقیاس‌پذیر و دقیق است.
محققان با کاشت کیوبیت‌های اتم‌های فسفر در کریستال‌های سیلیکون پایدار خالص، مدت زمان همدوسی کوانتومی را افزایش داده‌اند و بر یک مانع حیاتی در محاسبات کوانتومی غلبه کرده‌اند. این تکنیک جدید استحکام همدوسی کوانتومی را افزایش می‌دهد و به رایانه‌های کوانتومی اجازه می‌دهد تا مسائل پیچیده را در کسری از زمانی که برای رایانه‌های کلاسیک نیاز دارد، حل کنند.
تراشه های سیلیکونی بسیار خالص از کیوبیت ها محافظت می کنند و انسجام کوانتومی پایدار را ممکن می سازند و نیاز به تصحیح خطا را کاهش می دهند. این تحقیق گامی مهم به سوی کامپیوترهای کوانتومی قابل اعتمادی است که پتانسیل ایجاد انقلابی در زمینه‌های مختلف مانند هوش مصنوعی، ارتباطات ایمن، طراحی دارو و مصرف انرژی را دارند.
سیلیکون که به طور گسترده در صنعت فناوری اطلاعات امروزی مورد استفاده قرار می گیرد، به دلیل فراوانی و تطبیق پذیری آن به عنوان نامزد اصلی تراشه های کامپیوتری کوانتومی مورد علاقه است. محققان با موفقیت غلظت ایزوتوپ مخرب سیلیکون-29 را که باعث خطاهای محاسباتی می شود، از 4.5 درصد به دو قسمت در میلیون با استفاده از یک پرتو متمرکز و با سرعت بالا از سیلیکون-28 خالص کاهش دادند.
مرحله بعدی شامل نشان دادن همدوسی کوانتومی پایدار برای چندین کیوبیت به طور همزمان است. این تحقیق نوید زیادی برای تحقق کامپیوترهای کوانتومی مقیاس پذیر دارد و پتانسیل ایجاد مزایای اقتصادی قابل توجهی از جمله ایجاد شغل و رشد درآمد در صنعت محاسبات کوانتومی را دارد.
منبع
Highly 28Si enriched silicon by localized focused ion beam implantation, Communications Materials (2024). DOI: 10.1038/s43246-024-00498-0
