Eine Darstellung eines einzelnen T-Center-Qubits (in Orange) im Siliziumgitter. (Photonisch) Vor Quantencomputer Da Quantennetzwerke ihr enormes Potenzial entfalten können, müssen Wissenschaftler mehrere schwierige Probleme lösen – doch eine neue Studie skizziert eine mögliche Lösung für eines dieser Probleme.
Wie wir kürzlich gesehen haben Forschung Das Siliziummaterial, aus dem unsere bestehenden klassischen Computerkomponenten bestehen, hat gezeigt, dass es auch Potenzial für die Speicherung von Quantenbits hat.
Diese Quantenbits – bzw Qubits – sind der Schlüssel zum nächsten Level Quanten-Computing Leistung und es gibt sie in verschiedenen Ausführungen.
Silizium-Qubits sind ein Typ, den Physiker im Laufe der Zeit immer weiter entwickelt und stabiler gemacht haben, aber es stellt sich auch die Frage, sie im großen Maßstab miteinander zu verbinden. Die neue Forschung zeigt, dass bestimmte Defekte im Silizium – sogenannte T-Zentren – als photonische (oder lichtbasierte) Verbindungen zwischen Qubits fungieren können.
„Ein Emitter wie das T-Zentrum, der leistungsstarke Spin-Qubits und optische Photonenerzeugung kombiniert, ist ideal für die Herstellung skalierbarer, verteilter Quantencomputer.“ sagt die Quantenphysikerin Stephanie Simmons von der Simon Fraser University in Kanada.
„Sie können die Verarbeitung und die Kommunikation gemeinsam bewältigen, anstatt zwei verschiedene Quantentechnologien verbinden zu müssen, eine für die Verarbeitung und eine für die Kommunikation.“
Mit anderen Worten: Es handelt sich um ein effizienteres System und möglicherweise auch um eines, das einfacher aufzubauen ist. Die Forscher berichten, dass es das erste Mal ist, dass diese Art von Quantenteilchenaktivität optisch in Silizium beobachtet wurde – ein weiterer Beweis dafür, dass dies ein gangbarer Weg in die Zukunft ist.
Es gibt noch einen weiteren Vorteil: T-Zentren emittieren Licht mit derselben Wellenlänge, die auch von aktuellen Glasfaserkommunikations- und Telekommunikationsgerätenetzwerken verwendet wird. Dies würde die Einführung der Quanteninternettechnologie einfacher machen.
„Mit T-Zentren kann man Quantenprozessoren bauen, die von Natur aus mit anderen Prozessoren kommunizieren.“ sagt Simmons .
„Wenn Ihr Silizium-Qubit kommunizieren kann, indem es Photonen (Licht) im gleichen Band aussendet, das in Rechenzentren und Glasfasernetzen verwendet wird, erhalten Sie die gleichen Vorteile für die Verbindung der Millionen von Qubits, die für Quantencomputer benötigt werden.“
Die Forscher produzierten Zehntausende kleiner „Mikropucks“ auf Siliziumwafern und verwendeten spezielle Mikroskopietechniken, um zu bestätigen, dass jedes dieser winzigen Geräte über eine kleine Anzahl von T-Zentren verfügte, die individuell angesprochen und gesteuert werden konnten.
Es gibt noch viel zu tun – Qubits müssen zuverlässiger gemacht werden und genauer damit sie richtig genutzt werden können – aber diese Forschung bringt uns der Zukunft des Quantencomputings einen weiteren wichtigen Schritt näher.
Wenn diese Zukunft auf Silizium basieren kann, dann verfügen wir bereits über jahrelange Fertigungskompetenz und Ausrüstung, auf die wir zurückgreifen können, und das bedeutet wiederum einen reibungsloseren Übergang zum Quantencomputing in großem Maßstab.
„Indem Sie einen Weg finden, Quantencomputerprozessoren in Silizium herzustellen, können Sie die jahrelange Entwicklung, das Wissen und die Infrastruktur nutzen, die zur Herstellung herkömmlicher Computer verwendet werden, anstatt eine völlig neue Industrie für die Quantenfertigung zu schaffen.“ sagt Simmons .
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .