جهان در حال حاضر در یک مسابقه به توسعه در مقیاس بزرگ کامپیوترهای کوانتومی است که می تواند بسیار بهتر از کلاسیک کامپیوتر در مناطق خاص. اما این تلاش ها شده اند مانع توسط تعدادی از عوامل از جمله در خصوص مشکل decoherence و یا سر و صدا تولید شده در qubits. این مشکل جدی تر می شود با تعداد qubits مانع پوسته پوسته شدن.
به منظور دستیابی به یک مقیاس بزرگ کامپیوتر است که می تواند مورد استفاده برای برنامه های کاربردی مفید اعتقاد بر این است که دو کیوبیتی دروازه وفاداری حداقل 99 درصد را برای اجرای این سطح کد تصحیح خطا مورد نیاز است.
در انواع خاصی از کامپیوتر با استفاده از qubits بر اساس ابررسانا مدارات یونهای به دام افتاده و نیتروژن-جای خالی مراکز الماس, اما این سخت به مقیاس به میلیون ها نفر از qubits مورد نیاز برای پیاده سازی عملی محاسبات کوانتومی با یک تصحیح خطا.
برای انجام این پژوهش منتشر شده در طبیعت این گروه تصمیم به آزمایش با یک نقطه کوانتومی با ساختار که ساخته شد توسط nanofabrication در یک تیره و تار سیلیکون/سیلیکون ژرمانیوم چاه کوانتومی بستر با استفاده از یک کنترل نیست (CNOT) دروازه. در آزمایش های قبلی دروازه وفاداری محدود بود به دلیل آهسته دروازه با سرعت.
برای بهبود دروازه و سرعت آنها با دقت طراحی شده به دستگاه و تنظیم دستگاه وضعیت عملیات توسط ولتاژ اعمال شده به دروازه الکترود به ترکیب تاسیس سریع, تک, چرخش, چرخش, روش استفاده از micromagnets و دو کیوبیتی جفت. این اجازه می دهد تا آنها را به منظور افزایش گیت سرعت با ضریب 10 در مقایسه با آثار قبلی. جالب آن قبلا اعتقاد بر این بود که افزایش گیت سرعت خواهد همیشه منجر به بهتر وفاداری, اما آنها دریافتند که وجود دارد محدود است و فراتر از آن افزایش سرعت در واقع وفاداری بدتر است.
از طریق کار آنها کشف کردند که ملک به نام بیا کنارم, فرکانس—نشانگر چگونه qubits تغییر متحده در پاسخ به یک نوسان زمینه—کلید عملکرد سیستم و آنها یافت می شود طیف وسیعی از فرکانس های که تک کیوبیت دروازه وفاداری بود 99.8 درصد و دو کیوبیتی دروازه وفاداری بود 99.5 درصد پاکسازی آستانه مورد نیاز.
از این طریق آنها نشان داد که آنها می تواند رسیدن به جهانی عملیات معنی است که تمام عملیات اساسی که تشکیل کوانتومی عملیات متشکل از یک کیوبیت عملیات و کیوبیتی عملیات می تواند انجام شود با دروازه fidelities بالا تصحیح خطا آستانه.
برای تست قابلیت سیستم جدید محققان اجرا کیوبیتی Deutsch-Jozsa الگوریتم و استیفن گراور الگوریتم جستجوی. در هر دو الگوریتم خروجی صحیح نتایج با وفاداری بالا از 96-97% نشان دهنده این است که سیلیکون کامپیوترهای کوانتومی می تواند انجام محاسبات کوانتومی با دقت .
Akito Noiri اولین نویسنده این مطالعه می گوید: “ما بسیار خوشحالیم که وفاداری جهانی کوانتومی, یکی از چالش های کلیدی برای سیلیکون کامپیوترهای کوانتومی است .”
Seigo Tarucha رهبر این گروه پژوهشی گفت: “ارائه شده در نتیجه باعث چرخش qubits برای اولین بار رقابتی در برابر مدارهای ابررسانا و یون تله از نظر جهانی کوانتومی کنترل عملکرد.
این مطالعه نشان می دهد که سیلیکون کامپیوترهای کوانتومی وعده های نامزدها همراه با ابررسانایی و یون تله برای تحقیق و توسعه در راستای تحقق مقیاس بزرگ کامپیوترهای کوانتومی.
در همان شماره از طبیعت تجربی تظاهرات مشابه بالا وفاداری جهانی کوانتومی دروازه مجموعه زمانی در سیلیکون qubits نیز گزارش شده است از دو پژوهش مستقل تیم است.
یک تیم در QuTech همچنین با استفاده از اسپین الکترون qubits در نقاط کوانتومی ( Quantum منطق با چرخش qubits عبور از سطح کد آستانه ).
تیم دیگری در دانشگاه UNSW سیدنی (University of New South Wales) با استفاده از یک جفت یون کاشته فسفر در هسته سیلیکون به عنوان اسپین هسته ای qubits ( دقت توموگرافی سه کیوبیت دهنده کوانتومی پردازنده در سیلیکون ).
