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Andrew Dzurak denkt gern in Bezug auf das Gesamtbild, auch wenn noch nicht alles in den Fokus gerückt ist.
Dzurak ist Ingenieurprofessor an der Universität von New South Wales in Sydney und Direktor der Australian National Fabrication Facility. Sein Ziel ist die Entwicklung des ersten praktischen Quantencomputers. Er glaubt, dass das kürzlich veröffentlichte Design seines Teams für einen Quantencomputerchip einen entscheidenden ersten Schritt auf diesem Weg darstellt - und es baut alles auf der Siliziumchiparchitektur auf, die die heutigen Computer antreibt.
"Es bietet eine" Vision "oder einen" Weg "zum Aufbau eines großen Quantenprozessors mit Millionen von Qubits, die erforderlich sind, um eine Reihe wichtiger Probleme zu lösen," sagt er Inverse.
Das Quanten-Computing ist ein Fortschritt, den es wohl sein könnte das technologische Errungenschaften des 21. Jahrhunderts zu definieren - vorausgesetzt, wir können es natürlich in den nächsten 83 Jahren schaffen. Das ist keine Gewissheit, wenn man bedenkt, dass ein voll funktionsfähiger Quantencomputer Millionen Chips oder Qubits auf jedem Chip haben muss. Diejenigen, die sich an Orten wie Google in der Entwicklung befinden, werden mit etwa 50 Qubits erreicht.
Aber wie Dzurak und seine Kollegen in einem am Freitag veröffentlichten Papier erklären Nature Communications Sie glauben, dass ihr Design so aufgebaut werden kann, dass sie die erforderliche Menagerie von Qubits umfasst. Jedes nutzt die Quantenverrücktheit aus, um die Einschränkungen von Binärdaten zu überwinden und Probleme schnell zu lösen, die herkömmliche Computer Millionen von Jahren benötigen würden.
„Dies ist eine sehr vereinfachende Analogie, aber ich denke, man könnte sagen, es wäre ein bisschen so, als hätte das Moonshot-Team ein komplettes Design für die gesamte Mission, einschließlich der Raketentriebwerke, des Timings der Etappen, des Landemoduls, der Raumanzüge, usw. “, sagt er. "Um ein großes Projekt zu verwirklichen, müssen Sie eine Vorstellung davon haben, wie alles zusammenpasst, und das ist es, was wir mit diesem Artikel erreichen wollten."
Das Team von Dzurak konzentriert sich auf Silizium-Quantenchips, einen der fünf wichtigsten Kandidaten für die Quantencomputerarchitektur. Der entscheidende Vorteil ist, dass es sich um eine Erweiterung der bereits verwendeten Siliziumchip-Technologie handelt, die eine grobe Anleitung dafür bietet, wie die Qubits klein genug gemacht werden können, um Millionen auf einen einzigen Chip zu passen.
"Ich denke, es ist fair zu sagen, dass ich den Großteil meines Lebens nicht auf Silizium-Qubits setzen würde, wenn ich nicht der Meinung wäre, dass dies der richtige Weg wäre", sagt er, obwohl er die Fähigkeit zur Miniaturisierung dieser Qubits anerkennt weitere probleme erstellen. „Dies ist in der Tat ein wichtiger Vorteil gegenüber anderen Qubits, da man damit viel mehr Qubits auf einen einzigen Chip packen kann, aber es stellt auch einige Herausforderungen dar, wenn es darum geht, so viele Kontrollzeilen auf ein kleines Volumen zu bringen. Dies ist zum Teil eine der wichtigsten Herausforderungen, denen sich unser Papier stellen will. “
Die Tatsache, dass diese Chips so viele Funktionen mit den heutigen Chips teilen, bedeutet auch, dass sie aus bereits verfügbaren und verwendeten Materialien hergestellt werden können. In dem Artikel wird weiter beschrieben, wie dieses Design mehr technische Probleme löst, beispielsweise das Korrigieren von Fehlern in den Berechnungen des Qubits und das Erstellen der Schaltungen, die zum Steuern und Lesen all dieser Millionen Quantenkomponenten erforderlich sind.
Um wie viel näher kommen wir damit an einen realen Quantencomputer?
"Wir wollen mit den Siliziumchip-Herstellungsprozessen zuerst ein kleines System (etwa 10-Qbit-System) herstellen - das ist das erste Ziel -, das wir in drei bis fünf Jahren erreichen wollen", sagt Dzurak. „Dann wollen wir zu einem höheren Integrationsniveau aufsteigen und in etwa 6-10 Jahren 100 Qubits anstreben. Mit rund 100 Qbits hätten wir einen Prototypen, der sich im Laufe der Zeit weiter vergrößern könnte, der aber bereits bei einigen interessanten Problemen angewendet werden könnte. “
Dzurak sagt, dass diese Zeiträume stark davon abhängen, wie viel Geld seine Gruppe erhält. Um die Vision des Teams eines echten Quantencomputers zu verwirklichen, sind erhebliche Ressourcen erforderlich. Aber zumindest war diese Vision noch nie klarer.
"Als ich mit dieser Designarbeit begonnen hatte, wollte ich eine Visualisierung des vollständigen Quantencomputerchips erhalten", sagt er. „Es war sehr wichtig, da es sowohl die Vorteile der Verwendung von Silizium als auch die Herausforderungen bei der Herstellung eines gesamten Quantenprozessors hervorgehoben hat. Es gibt noch sehr echte technische Herausforderungen, für deren Lösung Brainpower und Entschlossenheit erforderlich sind, aber jetzt haben wir ein echtes Ziel, das wir anstreben. “
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