دست‌یابی به خالص‌ترین سیلیکون جهان برای توسعه کیوبیت‌های رایانه کوانتومی

دانشمندان توانستند خالص‌ترین سیلیکون را مهندسی کنند تا کیوبیت‌های معتبری بسازند که به اندازه سرسوزن روی تراشه هستند و یک‌میلیون کیوبیت در رایانه‌های کوانتومی آینده را فعال می‌کنند.

به گزارش افتانا، دانشمندان، یک نوع بسیار خالص و پیشرفته از سیلیکون را ابداع کرده‌اند که در آینده برای توسعه کیوبیت‌های مبتنی بر سیلیکون معتبر در رایانه‌های کوانتومی قدرتمند به‌کار می‌رود.

دانشمندان در تحقیق جدید می‌گویند که کیوبیت‌ها از سیلیکون ۲۸ (Si-۲۸) ساخته شده است که خالص‌ترین نوع سیلیکون جهان شناخته می‌شود. این ماده پس از حذف ناخالص‌های موجود در سیلیکون طبیعی به‌دست می‌آید. کیوبیت‌های مبتنی بر سیلیکون کمتر در معرض ناکارآمدی قرار دارند و می‌توان آن را به اندازه یک سرسوزن ساخت.

کیوبیت‌ها می‌توانند به وضعیتی کوانتومی به نام انسجام دست یابند و به‌طور موازی جایگاه صفر و یک را پر کنند و هم‌زمان محاسبات رایانشی را انجام دهند. به گفته محققان، چنین دستگاه‌هایی احتمالا بسیار قدرتمندتر از ابر رایانه‌های امروزی جهان هستند، اما برای دستیابی به آنها به حدود یک‌میلیون کیوبیت نیاز است. این درحالی است که بزرگ‌ترین رایانه کوانتومی فعلی حدود هزار کیوبیت دارد. یکی از چالش‌ها در حوزه کوانتوم رایانشی آن است که کیوبیت‌ها در معرض اختلالاتی مانند تغییرات دما قرار دارند و باید تا دمای صفر مطلق خنک شوند. در غیر این صورت اطلاعات از بین می‌رود.

کیوبیت‌ها اغلب از فلزات ابر رسانا مانند تانتالیوم و نوبیوم ساخته می‌شوند؛ زیرا رسانایی و مقاومت تقریبا بی‌نهایتی دارند. اما در پژوهشی که هفتم ماه می در نشریه نیچر کامونیکیشنز متریالز منتشر شده، محققان استفاده از یک نوع سیلیکون خالص و جدید را به‌عنوان مبنایی برای کیوبیت‌هایی پیشنهاد کرده‌اند که بسیار مقیاس پذیرتر از فناوری‌های کنونی است. سیلیکون نیمه رسانایی است که در رایانه‌های معمول استفاده می‌شود. ساخت کیوبیت‌ها از مواد نیمه رسانا مانند سیلیکون، گالیوم یا ژرمانیوم مزایایی بر کیوبیت‌های ساخته‌شده از فلزات ابر رسانا دارد. در این نوع کیوبیت‌ها بازه‌های انسجام طولانی‌تر است، ساخت آنها ارزان‌تر است، کیوبیت‌های مذکور در دمای بالاتر کارآمد و البته بسیار کوچک هستند. به عبارت دیگر یک تراشه می‌تواند انبوهی از کیوبیت‌ها را در خود جای دهد؛ اما ناخالصی‌ها در مواد نیمه‌رسانا ممکن است طی فرایندی رایانش انسجام را کاهش دهد و به همین دلیل این مواد اکنون مورد اعتماد نیستند.