Kvant hesablamaları bəzi optimallaşdırma və məlumatların işlənməsi tapşırıqlarında klassik hesablamalardan daha yaxşı performans vəd edir. Bununla belə, yüksək performanslı genişmiqyaslı kvant kompüterlərinin yaradılması kvant hesablamasında məlumat vahidləri olan qubitlər arasında idarə olunan qarşılıqlı əlaqəni müxtəlif məsafələrdə dəstəkləmək qabiliyyətinə əsaslanır.

İndiyə qədər uzaq yarımkeçirici kubitlər arasında qarşılıqlı əlaqənin uyğunluğunu qorumaq, eyni zamanda bu qarşılıqlı təsirlərə nəzarət etmək çətin olduğunu sübut etdi. Bu maneəni dəf edərək, kvant fizikləri və mühəndisləri daha mürəkkəb problemləri həll edə biləcək daha təkmil kvant kompüterləri inkişaf etdirə bilərlər.

Delft Texnologiya Universitetinin (TU Delft) tədqiqatçıları uzaq yarımkeçirici kubitlər arasında ardıcıl kvant qarşılıqlı əlaqəni həyata keçirmək üçün perspektivli bir yanaşma hazırladılar. Onların “Nature Physics” jurnalında dərc olunmuş məqaləsi bir-birindən 250 μm məsafədə olan iki elektron spin qubit arasında ardıcıl qarşılıqlı əlaqə əldə etmək üçün bu yanaşmanın istifadəsini nümayiş etdirir.

” Yarımkeçirici kvant nöqtələrindəki elektron spinləri kvant məlumatlarının işlənməsi üçün böyük vədlər verir ” deyə məqalənin baş müəllifi Lieven Vandersypen Phys.org-a bildirib.

“Bununla belə, arxitekturaların genişləndirilməsi onunla məhdudlaşdı ki, çox istifadə edilən iki kubit-qapı mübadiləsi qarşılıqlı əlaqəsi spinlərin bir-birindən cəmi 100 nm məsafədə oturmasını tələb edir. İki kubitlik qapıları daha uzun məsafələrdə, məsələn, 10 mikrondan artıq həyata keçirmək, cəmiyyətdə çoxdankı məqsəd idi”.

Vandersypen və onun həmkarlarının tədqiqatı kvant hesablamaları sahəsində son tədqiqat səylərinə əsaslanır . Xüsusilə, birləşdirilmiş qubit registrlərinin çip şəbəkələrindən istifadə edərək yarımkeçirici spin qubit prosessorlarının miqyasının artırılması ideyasından ilham alır.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1736322665&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-domain-oscillations-distant-semiconductor-qubits.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yMDUiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjA1Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjA1Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1736322665703&bpp=1&bdt=68&idt=156&shv=r20250106&mjsv=m202501060101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1736322400%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1736322400%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1736322400%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=1628579458107&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=6&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=1838&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=42533203%2C31089335%2C31089446%2C95349404%2C31089586%2C95347432&oid=2&pvsid=1492483540407674&tmod=636672950&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-scarlet-velvet-ant-painful-species.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=159

Bunlar bir çipə inteqrasiya olunmuş bir neçə kubit modulundan ibarət şəbəkələrdir. Bu modulların hər birindəki qubitlər kollektiv şəkildə yerli kvant əməliyyatlarını yerinə yetirir, uzaq registrlər isə bir-biri ilə uzun məsafəli birləşmə mexanizmləri vasitəsilə əlaqə qurur.

Bu dizayndan ilhamlanan tədqiqatçılar bir-birindən 250 μm məsafədə olan iki yarımkeçirici spin kubitli sistem yaratdılar. Superkeçirici rezonatordan istifadə edərək, onlar bu iki kubit arasında ardıcıl qarşılıqlı əlaqəni nümayiş etdirə bildilər.

“Sistemimizdəki iki fırlanmanın hər biri eyni çipdə bir-birindən 250 μm məsafədə elektrostatik olaraq müəyyən edilmiş ikiqat kvant nöqtəsi ilə məhdudlaşır” dedi Vandersypen. “Spinlər, hər iki qoşa nöqtə ilə birləşdirilmiş çip üzərindəki superkeçirici rezonatorda virtual fotonların vasitəçiliyi ilə dolayı qarşılıqlı təsir göstərir.”

Vandersypen və onun həmkarları öz sistemlərində bir fırlanmanı yer vəziyyətində, digərini isə həyəcanlı vəziyyətdə işə saldılar. Bu spinlər arasında qarşılıqlı əlaqəni aktivləşdirdikdə, iki qubit kvant vəziyyətlərini irəli və geri köçürə bilərdi. Bir spin əsas vəziyyətə keçdikdə, digəri eyni vaxtda həyəcanlı vəziyyətə keçir və əksinə.

“Qrupumuzda və başqa yerlərdə koherent spin-foton qarşılıqlı təsirinə əsaslanan bir neçə spektroskopik ölçmələrdən sonra indi ilk dəfə olaraq zaman-domen salınımlarını müşahidə etdik” dedi Vandersypen. “Kubit qarşılıqlı təsirlərinin zaman-domen nəzarəti uzaq spinləri əhatə edən kvant məntiqinin əsasını təşkil edir və spin qubit registrlərinin çip şəbəkələrinin genişləndirilməsi ilə.”

Bu tədqiqatın nəticələri, uzaq spin kubitləri arasında ardıcıl qarşılıqlı əlaqə yaratmaq üçün superkeçirici rezonatorlardan istifadə vədlərini vurğulayır. Vandersypen və onun həmkarları ümid edirlər ki, onların təklif etdiyi yanaşma çipli spin kubitlərinin miqyaslana bilən şəbəkələrinin gələcək inkişafına kömək edəcək və bu da öz növbəsində daha yaxşı performans göstərən kvant kompüterlərinin yaradılması üçün istifadə oluna bilər.

“Virtual fotonların vasitəçiliyi ilə iki spin arasında zaman-domen rəqslərini müşahidə etdikdən sonra, biz növbəti məqsədimiz vakuum Rabi salınımları şəklində rezonatordakı spinlərin hər biri və real fotonlar arasında zaman-domen rəqslərini öyrənməkdir”, – Vandersypen əlavə edib. “Nəhayət, biz qubit registrlərinin şəbəkələrini qurmağa ümid edirik .”

Daha çox məlumat: Jurgen Dijkema və digərləri, Uzaq spinlər arasında boşluq vasitəçiliyi ilə iSWAP salınımları, Təbiət Fizikası (2024). DOI: 10.1038/s41567-024-02694-8 .

Jurnal məlumatı: Təbiət Fizikası