خالص‌ترین سیلیکون جهان تراشه یک میلیون کیوبیتی را توسعه می‌دهد

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از اسپیس، محققان یک نوع ارتقا یافته و بسیار خالص از سیلیکون را ابداع کرده اند که در آینده برای توسعه کیوبیت های مبتنی بر سیلیکون معتبر در رایانه های کوانتومی قدرتمند به کار می رود.

هر چند بیت ها در رایانه های فعلی داده ها را به شکل یک یا صفر رمزگذاری می کنند اما کیوبیت ها در رایانه های کوانتومی می توانند برهم نهی این دو حالت باشند. به عبارت دیگر کیوبیت ها می توانند به وضعیتی کوانتومی به نام انسجام دست یابند و به طور موازی جایگاه صفر و یک را پر کنند و همزمان محاسبات رایانشی را انجام دهند.

به گفته محققان چنین دستگاه هایی احتمالا بسیار قدرتمندتر از ابر رایانه های امروزی جهان هستند اما برای دستیابی به آنها به حدود یک میلیون کیوبیت نیاز است. این درحالی است که بزرگترین رایانه کوانتومی فعلی حدود هزار کیوبیت دارد.

یکی از چالش ها در حوزه کوانتوم رایانشی آن است که کیوبیت ها در معرض اختلالاتی مانند تغییرات دما قرار دارند و باید تا دمای صفر مطلق خنک شوند. در غیر اینصورت اطلاعات از بین می رود.

این بدان معنا است که اگر رایانه کوانتومی با یک میلیون کیوبیت در اختیار داشته باشیم، بسیاری از کیوبیت ها حتی با فناوری های اصلاح خطا زائد می شوند و در نتیجه ابزار بسیار ناکارآمد خواهد بود.

به طور معمول کیوبیت ها از فلزات ابر رسانا مانند تانتالیوم و نوبیوم ساخته می شوند زیرا رسانایی و مقاومت تقریبا بی نهایتی دارند. اما در پژوهشی که در ۷ می در نشریه نیچر کامونیکیشنز متریالز منتشر شده، محققان استفاده از یک نوع سیلیکون خالص و جدید را به عنوان مبنایی برای کیوبیت هایی پیشنهاد کرده اند که بسیار مقیاس پذیرتر از فناوری های کنونی است. سیلیکون نیمه رسانایی است که در رایانه های معمول استفاده می شود.

ساخت کیوبیت ها از مواد نیمه رسانا مانند سیلیکون، گالیوم یا ژرمانیوم مزایایی بر کیوبیت های ساخته شده از فلزات ابر رسانا دارد. در این نوع کیوبیت ها بازه های انسجام طولانی تر است، ساخت آنها ارزان تر است، کیوبیت های مذکور در دمای بالاتر کارآمد و البته بسیار کوچک هستند. به عبارت دیگر یک تراشه می تواند انبوهی از کیوبیت ها را در خود جای دهد اما ناخالصی ها در مواد نیمه رسانا ممکن است طی فرایند رایانش انسجام را کاهش دهد و به همین دلیل این مواد اکنون مورد اعتماد نیستند.

در تحقیق جدید محققان پیشنهاد کرده اند کیوبیت ها از سیلیکون ۲۸(Si-۲۸) ساخته شده که خالص ترین نوع سیلیکون جهان شناخته می شود. این ماده پس از حذف ناخالص های موجود در سیلیکون طبیعی به دست می آید. کیوبیت های مبتنی بر سیلیکون کمتر در معرض ناکارآمدی قرار دارند و می توان آن را به اندازه یک سرسوزن ساخت.