양자컴퓨팅 혁명이 다가왔다.  최신 양자의 강력한 힘, 기존 컴퓨터를 능가 할 수있는 능력, 양자우위라는 속성, 그리고 앞으로 몇 년 동안의 엄청난 약속을 선포하는 헤드라인들이 많다. 

그러나 중요한 질문이 남아있다. 이러한 장치를 어떻게 만들 것인가? 양자컴퓨터는 매우 차가운 온도에서 자기장에 갇힌 광자 및 / 또는 물질의 이국적인 상태에 다양하게 의존한다. 따라서 양자컴퓨팅이 새로운 기술에 기반한 완전히 새로운 산업 기반을 필요로한다고 상상하기 쉽다.

그러나 또 다른 가능성이 있다. 양자컴퓨터는 실리콘으로 조각 된 양자점이라고하는 트랜지스터와 같은 장치를 통과하는 전자와 함께 작동 할 수 있다. 그렇다면 전체 혁명은 현재 칩 제조를 지원하는 산업 기반에 편승 할 수 있다.

이제이 옵션은 덴마크 Delft University of Technology의 Anne-Marije Zwerver와 오리건 주 Hillsboro에있는 미국 칩 제조업체 Intel의 연구실험실에있는 동료들 덕분에 한 걸음 더 가까워졌다. 이 그룹은 전문 장치와 일치하는 방식으로 양자 정보를 안정적으로 처리 할 수있는 나노 스케일 실리콘 트랜지스터를 제작했다.  

그러나 핵심적인 돌파구는 그들이 상당한 확장성을 허용 할만큼 충분히 높은 수율로 산업용 칩 제조 공정을 사용하여이를 수행했다는 것이다. 이는 양자컴퓨팅 칩의 산업 규모 제조를위한 길을 열었다. "완전한 산업 기술로 만든 고품질 큐 비트의 실현 가능성은 대규모 양자 컴퓨터의 전망을 크게 향상시킨다."라고 팀은 말한다.

양자점

학술 연구소는 한동안 이러한 종류의 양자점 장치를 만들어 왔습니다. 양자점은 본질적으로 단일 전자 수준에서 작동하는 트랜지스터와 유사하다. 그것은 한 번에 하나의 전자로의 흐름을 제한하는 위의 게이트로 전자가 흐를 수있는 채널로 구성된다. 

이 컨트롤은 섬세한 균형 조정 작업입니다. 게이트는 채널의 전위를 단일 전자를 포획하는 우물로 형성하므로 양자점이라는 용어가 사용됩니다. 이 우물은 종종 전자의 스핀을 조작하거나 읽는 다른 구성 요소 옆에 있습니다. 

그러나 전기장은 매우 섬세하여 다른 구성 요소, 오염 물질 또는 실리콘의 결함으로 인한 표 유장의 영향을받는다. 따라서 제조 조건의 작은 변화는 전자의 양자 특성을 망칠 수 있다.

그렇기 때문에 이러한 장치를 특수 시설에서 그리고 심지어는 소수로만 만들 수있었다. 반대로 산업용 칩제조는 수십억 개의 트랜지스터를 단일 칩에 조각하는 것을 목표로한다. 핵심질문은 이러한 제조 조건을 양자점을 만들기에 충분히 균일하게 만들 수 있는지 여부이다,

Zwerver와 동료에 따르면 대답은 긍정적이다. 그들의 칩 웨이퍼는 직경이 300mm (오레오 비스킷 크기 정도)이며 각각 약 10,000개의 양자점을 포함하고 있다. 팀의 측정 결과는 도트가 전문 시설에서 생성된 것만 큼 성능이 있음을 보여준다. “놀라운 균질성으로 나노 스케일 게이트 패턴을 달성합니다.”라고 그들은 말한다.

좀 더 자세히 설명하자면,“자기 공명을 사용한 단일 스핀 큐 비트 작동은 1테슬라에서 1초 이상의 이완 시간과 3 밀리 초 이상의 일관성 시간을 보여 주어 지금까지보고 된 실리콘 스핀 큐 비트의 품질과 일치한다.”라고 Zwerver와 동료들은 말한다.

산업 규모의 양자컴퓨터 칩 제조를위한 길을 닦은 흥미로운 작업이다. 물론 이것들은 여전히 ​​이국적인 장치 일 것이다. 그들은 지구 자기장보다 수만 배 더 강한 거대한 자기장이 필요하다. 그리고 초전도 온도로 냉각되어야한다.

따라서 아무도 곧 뒷주머니에이 물건을 넣지 않을 것이다. 그러나 대규모 제조로 인해 양자 컴퓨터는 곧 전 세계 슈퍼 컴퓨팅 시설에서 표준 액세서리가 될 수 있으며, 복잡한 계산은 고전적 구성 요소와 양자 구성 요소로 나눈 다음 크 런칭을 위해 관련 처리 기계로 전달될 수 있다. 

물론 이것이 가능하게 할 것은 중요한 논쟁의 주제이다. 그러나 산업 제조의 전망은 모든 사람의 생각을 날카롭게하는 데 도움이 될 것이다. DiscoverMagazine.com을 통해