Eine stilisierte Darstellung des quantenphotonischen Chips und seines Montageprozesses. Noel H Wan / MIT
Forscher am MIT haben ein Verfahren zur Herstellung und Integration von "künstlichen Atomen" in photonische Schaltkreise entwickelt und können so die größten produzieren. Quantenchip seiner Art.
Die Atome, die durch Defekte im atomaren Maßstab in mikroskopisch dünnen Diamantscheiben entstehen, ermöglichen die Vergrößerung der Produktion von Quantenchips.
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Ein Wendepunkt für Quantenprozessoren
Die neue Entwicklung „markiert einen Wendepunkt“ im Bereich skalierbarer Quantenprozessoren, erklärte Dirk Englund, außerordentlicher Professor am MIT-Institut für Elektrotechnik und Informatik, in a Pressemitteilung .
Millionen von Quantenprozessoren werden für das bevorstehende, vielbeschworene Aufkommen von benötigt Quantencomputer . Diese neue Studie zeigt, dass es eine praktikable Möglichkeit gibt, die Prozessorproduktion zu steigern, sagt das MIT-Team.
Die Qubits In dem neu entwickelten Chip befinden sich künstliche Atome aus Diamantdefekten. Diese können mit sichtbarem Licht und Mikrowellen angestoßen werden, sodass sie Photonen emittieren, die Quanteninformationen tragen.
Dieser hybride Ansatz wird von Englund und seinen Kollegen in einer Studie beschrieben, die in Natur . In dem Artikel wird detailliert beschrieben, wie das Team sorgfältig "Quantenmikro-Chiplets" ausgewählt hat, die mehrere Qubits auf Diamantbasis enthielten, und diese in eine photonische integrierte Schaltung aus Aluminiumnitrid integriert hat.
Die ultimative Vision für Qubit-Systeme
„In den letzten 20 Jahren der Quantentechnik war es die ultimative Vision, solche künstlichen Qubitsysteme in Mengen herzustellen, die mit der integrierten Elektronik vergleichbar sind“, erklärte Englund. „Obwohl in diesem sehr aktiven Forschungsbereich bemerkenswerte Fortschritte erzielt wurden,Herstellungs- und Materialkomplikationen haben bisher nur zwei bis drei Emitter pro photonischem System ergeben. “
Mit ihrer Hybridmethode haben Englund und sein Team erfolgreich ein 128-Qubit-System gebaut. Dabei haben sie Geschichte geschrieben, indem sie den bislang größten integrierten künstlichen Atom-Photonik-Chip konstruiert haben.
„In Bezug auf die Technologie ist es ziemlich aufregend“, sagte Marko Lončar, Tiantsai Lin-Professor für Elektrotechnik an der Harvard University, der nicht an der Studie beteiligt war, gegenüber MIT News: „Sie konnten stabile Emittenten in a photonische Plattform unter Beibehaltung sehr schöner Quantenspeicher. ”
Der nächste Schritt für die Forscher besteht darin, einen Weg zu finden, um ihren Prozess zu automatisieren. Auf diese Weise können noch größere Chips hergestellt werden, die für modulare Prozesse erforderlich sind. Quantencomputer und Mehrkanal Quanten-Repeater, die Qubits über große Entfernungen transportieren, sagen die Forscher.