Kuantum hesaplama haberlerini yeterince uzun süre takip ederseniz, birbirinden iyi ayrılmış iki enerji durumu arasında geçiş yapabilen herhangi bir kuantum sisteminin kübit olarak kullanılabileceği izlenimine kapılabilirsiniz. Atomlar, iyonlar, fotonlar, elektronlar ve üretilmiş cihazların hepsinin destekçileri var. Destekçileri çeken en önemli şeylerden biri, teknolojinin ölçeklenebilme yeteneği. Karmaşık hesaplamalar yapmaya başlamak için çok sayıda yüksek kaliteli kübite ihtiyacımız olacak ve herhangi bir teknolojinin bizi oraya ulaştırma yeteneği tartışma konusu.

Bu nedenle, bazı teknolojiler artık binlerce kübite ulaşabilirken, bazı rakipler hâlâ bir avuç kübit üzerinde çalışıyor - arkalarındaki şirketler, daha etkili bir şekilde ölçeklenme potansiyeline sahip olduklarına ikna olmuş durumda.

Bu teknolojilerden biri, tek bir elektronu tutan kuantum noktalarını içeriyor. Avantajları, geleneksel işlemcileri üretmek için kullandığımız teknolojinin aynısını kullanarak üretilebilmeleri ve bu yaklaşımın ölçeklenebilir olduğunun kanıtlanmış olması. Bu hafta, kuantum noktalarını kullanmanın farklı yollarını anlatan iki yeni makale yayımlandı; bunlardan biri, IBM'in onu geliştiren şirketi satın almasına yetecek kadar cazipti. Ayrıca, başka bir şirket, elmas kusurlarında 100 ayrı elektronun tutulduğu bir işlemci yayımladı; bu teknolojinin ölçeklenebileceği önceden belli değildi.

İlk haber, Howard Hughes tarafından başlatılan araştırma programının devamı olan HRL Laboratuvarları adlı bir şirketten Nature'da yayımlanan bir makaleden geliyor. HRL, üretilmiş kuantum noktaları kullanıyor; bu, ekranlarda kullanılan noktalardan farklı bir teknoloji olsa da aynı fizik prensiplerine dayanıyor. Her iki yaklaşım da elektronları, elektronun dalga boyundan daha küçük bir bölgede hapseden bir yapı kullanıyor. Ekranlarda bu, malzemenin yaydığı dalga boyunun kontrol edilmesini sağlıyor.

Kübitler için tuzaklar çok daha küçük ve tek bir elektronu yerinde tutmaya yarıyor. Kritik olarak, üretilebiliyorlar; doğru kablolama ile elektromanyetik etkileşimler, silikonun küçük bir bölgesinde tek bir elektronu hapsedebiliyor. Hapsedildikten sonra, elektronun yukarı, aşağı veya ikisinin süperpozisyonu olabilen spini, bir kübit olarak kullanılabiliyor. Bu teknoloji kolayca ölçeklenebilirken - silikona büyük ölçekte kablolama yerleştirmede çok iyiyiz - elektron spinlerini kararlı tutmak zordur ve tipik olarak mikrodalgalar aracılığıyla kontrol edilir, ayrı bir kontrol sistemi gerektirir.

Ancak "tipik olarak" her zaman anlamına gelmez ve HRL farklı bir teknoloji tanımlıyor. Bu, her biri bir elektron tutan üç ayrı kuantum noktası gerektiriyor ve çevredeki elektronikler, bu üç elektronun spinlerinin ne kadar etkileşime girebileceğini kontrol ediyor. Bu kritik çünkü belirli koşullar altında, iki elektron aynı spine sahip olamaz. Bu, atomik orbitallerin neden bu şekilde dolduğunu, her enerji seviyesinin bir spin yukarı, diğeri spin aşağı olmak üzere sadece bir çift tuttuğunu açıklar. Etkileşime girmelerini sağlamak, spinlerini değiştirebilir.

Bu tür bir kübit üzerinde işlem yapmak için, sadece hangi elektronların etkileşime girdiğini ve ne ölçüde etkileşime girdiğini kontrol etmeniz gerekir. Bu elektronik olarak kontrol edilir ve mikrodalgaları tamamen ortadan kaldırmamızı sağlar. Her şey kablolama ile halledilir ve donanımı mutlak sıfıra yakın tutan soğutma sistemine çok sayıda mikrodalga taşıyan kablo ihtiyacını ortadan kaldırır.

HRL, makalenin büyük bir bölümünü, orta düzeyde bir soğutma seviyesinde bulunan ve düşük sıcaklık ve düşük güç için optimize edilmiş, 130 nm sürecinde üretilmesine rağmen 3,5 watt'tan az güç tüketen geleneksel bir işlemciden oluşan kontrol sistemini anlatmaya ayırıyor. Kübitleri çalıştırmak için talimatlar başka bir yerde derleniyor, ardından denetleyiciye yükleniyor ve sonrasında otonom olarak çalışıyor. Kübitleri tutan çip ile iletişim, süper iletken bir şerit kablo ile sağlanıyor.

HRL'nin tanımladığı sistem 18 kübite sahipti ve şirket üzerinde basit bir hata düzeltme kodu çalıştırarak %1'den daha düşük bir mantıksal hata oranı gösterdi. Bu, diğer teknolojilerle elde edilenin oldukça altında, ancak önemli bir doğrulama.