Krystal Kasal tərəfindən , Phys.org

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Donor klasteri və məntiqi vəziyyətlərin hazırlanması. Müəllif: Nature Nanotechnology (2026). DOI: 10.1038/s41565-026-02140-1

Silikon müasir elektronikada geniş yayılmışdır və hazırda kvant hesablamalarında getdikcə daha çox istifadə olunur. Xüsusilə, silikonun mövcud çip texnologiyası ilə uyğunluğu və silikon əsaslı spin kubitlərində uzun koherentlik müddəti onu miqyaslı kvant hesablamaları üçün perspektivli bir material halına gətirir. Nature Nanotechnology jurnalında dərc olunmuş yeni bir araşdırma , öz növündə ilk olan məntiqi kvant prosessorunda silikonun istifadəsini nümayiş etdirdi.

Silikonda məntiqi kvant prosessoru

Kvant kompüterləri ətraf mühitin səs-küyündən qaynaqlanan səhvlərə yüksək həssaslıq göstərir və bu da praktik kvant hesablamaları üçün maneələr yaradır. Bu səhvlərin qarşısını almağa kömək etmək üçün məlumatlar xətaya davamlı kvant hesablamasından (FTQC) istifadə edərək məntiqi kubitlərdə kodlana bilər. Bu tədqiqatdan əvvəl silikon FTQC-də məntiqi əməliyyatlar üçün istifadə edilməmişdi.

Tədqiqat müəllifləri yazır ki , “Silikon əsaslı kvant prosessorlarında tezlik sıxlığı və çarpaz müzakirələr sistem böyüdükcə səhvləri daha da artırır. Bu səhvləri aradan qaldırmaq üçün məntiqi kodlaşdırma kvant məlumatlarını çoxsaylı fiziki kubitlər arasında artıq saxlamaqla yeganə mümkün həll yolu kimi çıxış edir. Məntiqi kubitlər və əməliyyatlar ifrat keçirici dövrələr, neytral atomlar, azot boşluq mərkəzləri və tələyə düşmüş ionlar kimi platformalarda uğurla nümayiş etdirilsə də, onların silikon əsaslı spin kubitlərində tətbiqi nəzərəçarpacaq texniki çətinliklər yaradır”.

Lakin komanda bu çətinliklərin öhdəsindən gəlməyə qadir idi. Məntiqi kvant prosessorunu yaratmaq üçün tədqiqat qrupu kubit kimi silikon donor klasterində beş fosfor nüvə spini istifadə etdi. Onlar [[4, 2, 2]] kodundan — iki məntiqi kubiti dörd fiziki kubitə kodlayan və kvant xəta tolerantlığını (FT) nümayiş etdirmək üçün minimal resurs tələblərinə malik olan kvant xəta aşkarlama kodundan — istifadə etdilər. Məntiqi qapılar nüvə maqnit rezonansı və elektron spin rezonansının kombinasiyasından istifadə edilərək tətbiq edildi. Nəticədə yaranan cihaz kvant məlumatlarını emal edərək, səhvləri yoxlaya və kvant sistemlərində əsas səhv mənbəyi olan siqnal müdaxiləsini və ya çarpaz müzakirəni azalda bildi.

Uğurlu simulyasiyalar

Komanda, su molekulunun əsas hal enerjisini hesablamağı əhatə edən bir tapşırıq üzərində silikon kvant kompüterlərini sınaqdan keçirdi. Bunu etmək üçün, məntiqi kubitlərdən istifadə edərək su molekulunun əsas halını simulyasiya etmək üçün variasiya kvant öz həlledicisi (VQE) adlanan kvant alqoritmini işə saldılar.

Tədqiqat müəllifləri yazırlar ki, “Təcrübədə, məlumatların kod məkanında saxlanılmasını təmin etmək üçün paritet yoxlamaları, əvvəlcədən kalibrlənmiş uyğunlaşdırma funksiyası f ^CF istifadə edərək səhvləri azaltmaq üçün Clifford uyğunlaşdırması və sıxlıq matrisini Hamilton məhdud simmetriya alt məkanına proyeksiya etmək üçün simmetriya yoxlaması daxil olmaqla üç səhv azaltma texnikasının inteqrasiyasından istifadə edirik.”

Nəticələr göstərdi ki, bu səhvlərin azaldılması üsulları eksperimental dəqiqliyi əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırıb. Əhəmiyyətli olan odur ki, komanda VQE eksperimental nəticələrinin “nəzəri dəyərlərlə diqqətəlayiq uyğunluq” göstərdiyini bildirir.

Növbəti addımlar

Silisiumda məntiqi kvant prosessorunun uğurlu tətbiqi daha miqyaslı kvant hesablamaları üçün mühüm bir mərhələdir. Komanda, donor yerləşdirməsini daha da yaxşılaşdırmaq planlarının olduğunu və performansı artırmaq üçün qarşılıqlı təsirləri daha da azaltmağa ümid etdiklərini bildirir. Həmçinin gələcək layihələrdə daha çox məntiqi kubitlərə və daha böyük donor massivlərinə qədər miqyaslanmağı ümid edirlər.

Tədqiqatçılar gələcək planları ilə bağlı daha çox məlumatla yekunlaşdırırlar: ” Bu sistemin miqyasını genişləndirmək və FTQC arxitekturasını həyata keçirmək üçün donor klaster massivləri hazırlanacaq, burada donor klaster massivləri müxtəlif FT kodlaşdırmalarına uyğunlaşmaq üçün çevik şəkildə yenidən konfiqurasiya edilə bilər. Bu işdə nümayiş etdirilən xüsusiyyətlərdən, o cümlədən yüksək bağlantılı Toffoli qapılarından, güclü qərəzli səs-küydən və klasterlərdə kodlanmış məntiqi vəziyyətlərdən istifadə edərək sistem üçün uyğunlaşdırılmış FTQC sxemlərini təsəvvür edirik. Bu iş silikon kvant hesablamasında fiziki kubit əməliyyatından FT məntiqi kodlaşdırmasına keçidi qeyd edir.”

Müəllifimiz Krystal Kasal tərəfindən sizin üçün yazılmış, Qeby Clark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Chunhui Zhang və digərləri, Silisium kvant prosessorunda universal məntiqi əməliyyatlar, Nature Nanotechnology (2026). DOI: 10.1038/s41565-026-02140-1

Jurnal məlumatı: Təbiət Nanotexnologiyası