Новости Hardware

Австралийские учёные представили 480-кубитный кремниевый квантовый процессор

Университет Нового Южного Уэльса (University of New South Wales, UNSW) имеет собственную позицию в сфере разработки квантовых компьютеров. Квантовые вычислительные системы могут использовать сверхпроводящие элементы, оптические ловушки, атомы, ионы, спины или что-то ещё. Но все они сталкиваются с проблемами масштабирования и со сложностями удержать квантовые состояния согласованным (когерентными) так долго, чтобы можно было с высокой точностью произвести расчёты и прочитать результат. Обе эти проблемы UNSW собирается решить в одном устройстве — в квантовом кремниевом процессоре.

 Кремниевый квановый процессор в представлении художника

Кремниевый квантовый процессор в представлении художника

На днях в сетевом журнале Nature Communications в открытом доступе появилась статья «Кремниевая КМОП-архитектура для квантовых компьютеров на спинах» за авторством работников университета. Инженеры и учёные представили проект кремниевого процессора, который оперирует спинами одиночных электронов в качестве квантовых объектов (точек). Для производства такого процессора подходят классические КМОП (CMOS) технологические процессы и традиционные материалы. В данном случае проект разработан для выпуска решений на обычной кремниевой пластине со слоями изоляции из диоксида кремния. Рабочий уровень, в котором хранятся кубиты-электроны, это слой, насыщенный изотопами silicon-28. При этом следует помнить, что даже такой кремниевый процессор должен работать при криогенных температурах порядка 1K или ниже.

 Структура, схема элементарной квантовой ячейки и архитектура кремниевого 480-кубитного квантового процессора (Nature)

Структура, схема элементарной квантовой ячейки и архитектура кремниевого 480-кубитного квантового процессора (Nature)

Проект процессора создан модульным с возможностью расширения. Минимальный строительный кирпичик процессора — это блок со сторонами 4 × 20 кубитов. Весь процессор спроектирован как массив 24 × 20 кубитов и состоит из 480 кубитов. Допускается дальнейшее горизонтальное масштабирование для увеличения числа кубитов в процессоре, как и уменьшение масштаба техпроцесса производства. Представленный проект, как заявляют разработчики, хорошо ложится на 14-нм техпроцесс Intel, где расстояние между затворами приближается к 70 нм. Для надёжной работы спроектированного кремниевого квантового процессора необходима ячейка для электрона (кубита) со сторонами 63 нм.

 Электрическая схема и сигнальная управляющая структура команд квантового процессора (Nature)

Электрическая схема и сигнальная управляющая структура команд квантового процессора (Nature)

Выбранная учёными 2D-архитектура расположения кубитов преследует главную цель — снизить вероятность появления ошибок в ходе квантовых вычислений. Вернее, они на практике реализовали так называемый поверхностный код (surface code). Поверхностный код подразумевает, что часть кубитов не участвуют в хранении данных, а используются для исправления ошибок в кубитах, отвечающих за данные. Это сравнимо с аппаратной схемой ECC. Например, информационные кубиты и условно ECC-кубиты могут располагаться на плоскости в шахматном порядке. Это позволяет загружать в квантовый процессор программный код и обеспечивать надёжность расчётов.

В предложенной конструкции и схеме нет ничего сложного для современного производства. Схемотехника и её реализация также близка к широко использующейся при выпуске чипов. В общем случае кремниевый квантовый процессор напоминает организацию и работу памяти DRAM. Квантовая точка (электрон) загружается в предназначенную для него область и управляется обычным плавающим затвором (транзистором), как и соседствующая с ним область (J-переход), которая контролирует связанность/взаимодействие соседних квантов. Выглядит просто. Может именно так делается революция?

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Новая статья: Безусловно полезные: обзор средств изолированного запуска приложений в Windows 2 ч.
Фантастический роглайк-шутер I See Red дорвётся до релиза на ПК в следующем месяце 4 ч.
Условно-бесплатный сетевой экшен Deathverse: Let It Die дебютировал на PlayStation, а разработчики раскрыли дальнейшие планы 5 ч.
На достижение 20 млн проданных копий Cyberpunk 2077 потребовалось меньше двух лет 6 ч.
Ubisoft снова перенесла многострадальный сетевой пиратский экшен Skull and Bones, зато проведёт открытую «бету» 6 ч.
Гоночная аркада, супергеройский файтинг и шутер с элементами головоломки в октябрьской линейке для подписчиков PS Plus 7 ч.
Слухи: впечатления журналистов и кадры с закрытой презентации Dead Space опубликуют в середине октября 7 ч.
Фэнтезийный охотничий экшен Wild Hearts от EA и создателей Dynasty Warriors выйдет уже в феврале — первый трейлер и детали 8 ч.
Технология Intel XeSS теперь поддерживается в Death Stranding Director’s Cut 9 ч.
Глобальная версия ролевой игры The Legend of Heroes: Trails from Zero вышла спустя 12 лет после японского релиза 9 ч.
Intel показала неэталонные видеокарты Arc A770 и Arc A750 от Gunnir и ASRock 3 ч.
Vivo представила в России смартфоны серии V25 4 ч.
ЕС хочет усилить ответственности за вред, нанесённый технологиями с ИИ — это затронет производителей дронов, роботов и не только 4 ч.
Intel: процессоры Core 14-го поколения получат продвинутые возможности ИИ благодаря блоку VPU Movidus 5 ч.
Несмотря на риск рецессии, большинство компаний намерены увеличить траты на IT в 2023 году 5 ч.
В России запустили сборку электромобилей Evolute — продажи стартуют в октябре по цене от 3 млн рублей 7 ч.
Wacom представила интерактивный перьевой дисплей Cintiq Pro 27 — 120 Гц, 4K и точная цветопередача за $3500 8 ч.
Logitech представила первую механическую клавиатуру для Mac и другие новинки для компьютеров Apple 9 ч.
Южная Корея инвестирует $66 млрд в производство электромобилей — их выпуск нарастят более чем в 10 раз к 2030 году 9 ч.
Intel предложила разработчикам опробовать чипы Sapphire Rapids и Habana Gaudi2 в облаке 9 ч.