Понедельник, 4 марта, 2024
ДомойТехнологииЛовушка Энчилада: новое устройство открывает путь к более крупным и лучшим квантовым...

Ловушка Энчилада: новое устройство открывает путь к более крупным и лучшим квантовым компьютерам

- Advertisement -

Ловушка Энчилада, изготовленная на заводе по производству микросистемной инженерии, науки и приложений Национальной лаборатории Сандии. Фото: Крейг Фриц, Национальная лаборатория Сандиа.

Sandia Labs производит свои первые устройства, способные поддерживать 200 захваченных ионных кубитов.

Национальные лаборатории Сандиа произвели первую партию новой ионной ловушки мирового класса, которая является центральным компонентом некоторых квантовых компьютеров. Это инновационное устройство, получившее название «ловушка Энчилада», позволяет исследователям конструировать более мощные машины, продвигая вперед экспериментальную, но революционную область квантовых вычислений .

Помимо ловушек, работающих в Сандиа, несколько ловушек будут использоваться в Университете Дьюка для реализации квантовых алгоритмов. Дьюк и Сандиа являются партнерами по исследованиям через Quantum Systems Accelerator, один из пяти национальных исследовательских центров квантовой информатики США, финансируемых Управлением науки Министерства энергетики.

Ионная ловушка — это тип микрочипа, который удерживает электрически заряженные атомы или ионы. Имея больше захваченных ионов или кубитов, квантовый компьютер может выполнять более сложные алгоритмы.

При наличии достаточного количества управляющего оборудования ловушка Энчилада могла хранить и транспортировать до 200 кубитов, используя сеть из пяти зон улавливания, вдохновленную ее предшественницей, ловушкой Roadrunner. Обе версии производятся на заводе Sandia в области микросистемной инженерии, науки и приложений.

По словам Дэниела Стика, ученого из Сандии и ведущего исследователя Quantum Systems Accelerator, квантовый компьютер с числом кубитов до 200 и нынешним уровнем ошибок не превзойдет обычный компьютер в решении полезных задач. Однако это позволит исследователям протестировать архитектуру со многими кубитами, которая в будущем будет поддерживать более сложные квантовые алгоритмы для физики, химии, науки о данных, материаловедения и других областей.

«Мы предоставляем области квантовых вычислений пространство для роста и изучения более крупных машин и более сложного программирования», — сказал Стик.

Перспективный дизайн

Сандиа исследовал, создавал и испытывал ионные ловушки в течение 20 лет. Чтобы преодолеть ряд проблем проектирования, команда объединила институциональные знания с новыми инновациями.

Во-первых, им нужно было место для хранения большего количества ионов и способ их перегруппировки для сложных вычислений. Решением стала сеть электродов, разветвляющаяся подобно генеалогическому древу или турнирной сетке. Каждая узкая ветвь служит местом для хранения и перемещения ионов.

Сандия экспериментировала с подобными соединениями в предыдущих ловушках. Ловушка Энчилада использует тот же дизайн, но в виде плитки, поэтому она может исследовать свойства масштабирования меньшей ловушки. Стик считает, что ветвящаяся архитектура в настоящее время является лучшим решением для перестановки захваченных ионных кубитов, и ожидает, что в будущем, еще более крупные версии ловушки будут иметь аналогичную конструкцию.

Еще одной проблемой было рассеивание электроэнергии в ловушке Энчилада, которая могла выделять значительное количество тепла, что приводило к увеличению газовыделения с поверхностей, более высокому риску электрического пробоя и повышенному уровню шума электрического поля. Чтобы решить эту проблему, специалисты-производители разработали новые микроскопические особенности, позволяющие уменьшить емкость некоторых электродов.

«Наша команда всегда смотрит вперед», — сказал Зак Майнелт из Sandia, ведущий интегратор проекта. «Мы сотрудничаем с учеными и инженерами, чтобы узнать, какие технологии, функции и улучшения производительности им понадобятся в ближайшие годы. Затем мы проектируем и производим ловушки, отвечающие этим требованиям, и постоянно ищем пути дальнейшего совершенствования».

Исследование финансировалось Министерством энергетики США.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме