Kvanttilaitteiden kehitys
Kvanttilaitteet ovat siirtymässä todiste-käytännöstä kohti käytännön sovelluksia, mutta insinööripullonkaulat tarkoittavat, että suurimittakaavaiset järjestelmät ovat vielä vuosikymmenten päässä. Kvanttiliteknologia on astumassa ratkaisevaan kehitysvaiheeseen, joka muistuttaa transistorien varhaista aikakautta, kertoo useiden instituutioiden tutkijoiden yhteinen analyysi.
Tutkimuksen taustat
Chicagon yliopiston, MIT:n, Stanfordin, Innsbruckin yliopiston ja Delft University of Technologyn tutkijat arvioivat tutkimuksessa kuutta johtavaa kvanttilaitteiden alustaa, mukaan lukien:
- suprajohtavat qubitit
- ansassa olevat ionit
- neutraalit atomit
- spinivirheet
- puolijohdekvanttipisteet
- fotoniset qubitit
Arviointi dokumentoi edistystä todiste-käytännöstä kokeista varhaisen vaiheen järjestelmiin, joilla on potentiaalisia sovelluksia laskennassa, viestinnässä, aistimisessa ja simuloinnissa.
Haasteet ja insinöörikysymykset
Suurimittakaavaiset sovellukset, kuten monimutkaiset kvanttikemian simuloinnit, vaativat miljoonia fyysisiä qubiteja ja virheprosentteja, jotka ylittävät nykyiset kyvyt. Keskeisiä insinöörikysymyksiä ovat:
- materiaalitiede
- massatuotettavien laitteiden valmistus
- johdotus ja signaalin toimitus
- lämpötilan hallinta
- automaattinen järjestelmän ohjaus
Yhtäläisyydet ja tulevaisuuden näkymät
Tutkijat vetivät yhtäläisyyksiä 1960-luvun ”numeroiden tyrannia” -ongelman kanssa, jota kohdataan varhaisessa laskennassa, huomauttaen koordinoidun insinöörityön ja järjestelmätason suunnittelustrategioiden tarpeesta.
Teknologian valmiustasot vaihtelevat alustojen välillä: suprajohtavat qubitit osoittavat korkeinta valmiutta laskennassa, neutraalit atomit simuloinnissa, fotoniset qubitit verkottumisessa ja spinivirheet aistimisessa. Nykyiset valmiustasot viittaavat varhaisiin järjestelmätason demonstraatioihin, eivätkä täysin kypsään teknologiaan.
Johtopäätökset
Edistyminen tulee todennäköisesti heijastamaan klassisen elektroniikan historiallista kehityskaarta, mikä vaatii vuosikymmenten ajan vähittäistä innovointia ja jaettua tieteellistä tietoa ennen kuin käytännön, hyötykäyttöön soveltuvat järjestelmät tulevat mahdollisiksi.
