სიახლეები
დიდი ხნის განმავლობაში კვანტური კომპიუტერები გვპირდებოდნენ რევოლუციას მრავალ სფეროში - მედიცინიდან და მასალათმცოდნეობიდან დაწყებული, კიბერუსაფრთხოებით დასრულებული. თუმცა მათი პოტენციალის პრაქტიკაში რეალიზება მხოლოდ მაშინ გახდება შესაძლებელი, როდესაც კუბიტების დიდი რაოდენობა ერთმანეთთან მაღალი სიზუსტითა და მოქნილობით შეძლებს ურთიერთქმედებას.
ერთ-ერთი მთავარი შეზღუდვა ის არის, რომ კუბიტები, როგორც წესი, ფიქსირებულ პოზიციებზე არიან განთავსებული და ურთიერთქმედება მხოლოდ მეზობელ კუბიტებთან შეუძლიათ. Nature-ში გამოქვეყნებული ახალი ნაშრომები აჩვენებს, რომ ეს პრობლემა შეიძლება გადაიჭრას მოძრავი კუბიტების გამოყენებით, რომელთა გადაადგილებაც ჩიპის სხვადასხვა ნაწილშია შესაძლებელი.
ნიდერლანდების დელფტის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფმა აღწერა მეთოდი, რომლის საშუალებითაც შესაძლებელია კუბიტების გადაადგილება სილიკონის ჩიპზე. მეთოდს conveyor-mode shuttling ეწოდება და ის ელექტრონების ტრანსპორტირებას მოძრავი ელექტრული ველების მეშვეობით ახორციელებს. რადგან მოწყობილობა სილიკონის საფუძველზეა აგებული, მისი წარმოება შესაძლებელია იმავე ტექნოლოგიებით, რომლებიც თანამედროვე კომპიუტერული ჩიპების დასამზადებლად გამოიყენება.
ექსპერიმენტში მეცნიერებმა გამოიყენეს სილიკონის მოწყობილობა, რომელიც კვანტური წერტილების (quantum dots) ხაზოვანი მასივისგან შედგებოდა. კვანტური წერტილები მიკროსკოპული „ხაფანგებია“, რომლებშიც ცალკეული ელექტრონები ინახება. მკვლევრებმა ორი ელექტრონი - კუბიტების როლში - მოწყობილობის სხვადასხვა ბოლოში მდებარე წერტილებში მოათავსეს.
შემდეგ ჩიპზე განთავსებულ მეტალის გეიტებს (gates) კოორდინირებულად მიეწოდა ძაბვები, რის შედეგადაც შეიქმნა მოძრავი ელექტრული პოტენციალები, რომლებმაც ელექტრონები მოწყობილობის ცენტრისკენ გადაიტანა.
როდესაც ელექტრონები ერთმანეთს მიუახლოვდნენ, მათი კვანტური მდგომარეობები ურთიერთქმედებაში შევიდა და შესაძლებელი გახდა ორკუბიტიანი ოპერაციების შესრულება. კვანტური ლოგიკური ოპერაციების განსახორციელებლად მკვლევრები ზუსტად აკონტროლებდნენ ელექტრონებს შორის მანძილსა და დროით სინქრონიზაციას. საბოლოოდ, ელექტრული სიგნალების მიმართულების შეცვლით ელექტრონები საწყის პოზიციებზე დააბრუნეს, რაც მიღებული ინფორმაციის წაკითხვის საშუალებას იძლეოდა.
კვლევამ აჩვენა, რომ მოძრავ სპინურ კუბიტებს შეუძლიათ საფუძველი ჩაუყარონ არალოკალურ კვანტურ ინფორმაციის დამუშავებას, რაც მომავალში უფრო მასშტაბური და მოქნილი კვანტური პროცესორების შექმნას შეუწყობს ხელს.
მეორე ნაშრომში, გერმანიაში, ახენში მდებარე კვანტური ინფორმაციის ინსტიტუტის მკვლევრებმა კვანტური ტელეპორტაცია აჩვენეს. მათ ორი ელექტრონი კვანტურად გადაჯაჭვეს (entangled), რითაც მათ შორის მდგრადი კვანტური კავშირი შექმნეს, შემდეგ კი ჩიპის სხვადასხვა ნაწილში გააცალკევეს.
ამის შემდეგ სისტემაში მესამე კუბიტი შეიტანეს და გადაჯაჭვული წყვილის გამოყენებით მისი კვანტური მდგომარეობა ჩიპის სხვა ნაწილში მდებარე ელექტრონს გადასცეს. ამგვარად, კვანტური ინფორმაცია სივრცეში გადაადგილდა თავად ნაწილაკის ფიზიკური გადატანის გარეშე.
ეს მნიშვნელოვანი მიღწევაა, თუმცა ჯერ არ ნიშნავს, რომ კვანტური კომპიუტერები უახლოეს მომავალში ყოველდღიურ ტექნოლოგიად გადაიქცევა. კვლავ მრავალი ტექნიკური გამოწვევაა გადასალახი. მიუხედავად ამისა, მკვლევრები მიიჩნევენ, რომ მოძრავი კუბიტების არქიტექტურა მნიშვნელოვან როლს შეასრულებს მომავალი თაობის კვანტური პროცესორების განვითარებაში. შესაძლოა, მომავალში მოძრავ კუბიტებზე დაფუძნებული ოპერაციები მასშტაბური ნახევარგამტარული კვანტური კომპიუტერების ერთ-ერთ უნივერსალურ მახასიათებლად იქცეს.
წყარო:
