A equipe da professora Michelle Simmons na UNSW Sydney demonstrou um sensor compacto para acessar informações armazenadas nos elétrons de átomos individuais - um avanço que nos traz um passo mais perto da computação quântica escalável em silício.

A pesquisa, conduzido dentro do grupo Simmons no Centro de Excelência para Computação Quântica e Tecnologia de Comunicação (CQC2T) com Ph.D. estudante Prasanna Pakkiam como autora principal, foi publicado hoje na prestigiosa revista Revisão Física X .

Bits quânticos (ou qubits) feitos de elétrons hospedados em átomos únicos em semicondutores é uma plataforma promissora para computadores quânticos de grande escala, graças à sua estabilidade de longa duração. A criação de qubits posicionando e encapsulando com precisão átomos de fósforo individuais em um chip de silício é uma abordagem australiana única que a equipe de Simmons tem liderado globalmente.

Mas adicionar todas as conexões e portas necessárias para aumentar a escala da arquitetura do átomo de fósforo seria um desafio - até agora.

"Para monitorar até mesmo um qubit, você tem que construir várias conexões e portas em torno de átomos individuais, onde não há muito espaço, "diz o professor Simmons." Além do mais, você precisa de qubits de alta qualidade próximos para que eles possam se comunicar - o que só é possível se você tiver o mínimo possível de infraestrutura de gate ao redor deles. "

Comparado com outras abordagens para fazer um computador quântico, O sistema de Simmons já tinha uma densidade de porta relativamente baixa. No entanto, a medição convencional ainda exigia pelo menos 4 portas por qubit:1 para controlá-lo e 3 para lê-lo.

Ao integrar o sensor de leitura em uma das portas de controle, a equipe da UNSW foi capaz de diminuir isso para apenas duas portas:1 para controle e 1 para leitura.

"Nosso sistema não é apenas mais compacto, mas, ao integrar um circuito supercondutor ligado ao portão, agora temos a sensibilidade para determinar o estado quântico do qubit medindo se um elétron se move entre dois átomos vizinhos, "afirma o autor principal, Pakkiam.

"E mostramos que podemos fazer isso em tempo real com apenas uma medição - um único tiro - sem a necessidade de repetir o experimento e calcular a média dos resultados."

"Isso representa um grande avanço na forma como lemos as informações incorporadas em nossos qubits, "conclui Simmons." O resultado confirma que a leitura de porta única de qubits está agora atingindo a sensibilidade necessária para realizar a correção de erros quânticos necessária para um computador quântico escalável. "

Primeira empresa de computação quântica da Austrália

Desde maio de 2017, A primeira empresa de computação quântica da Austrália, Silicon Quantum Computing Pty Limited (SQC), tem trabalhado para criar e comercializar um computador quântico baseado em um conjunto de propriedade intelectual desenvolvido no Centro Australiano de Excelência para Computação Quântica e Tecnologia de Comunicação (CQC2T).

Co-localizado com CQC2T no Campus UNSW em Sydney, SQC está investindo em um portfólio de projetos de desenvolvimento de tecnologia paralela liderados por pesquisadores quânticos líderes mundiais, incluindo a australiana do ano e a professora laureada Michelle Simmons. Seu objetivo é produzir um dispositivo de demonstração de 10 qubit em silício até 2022 como o precursor de um computador quântico baseado em silício em escala comercial.

SQC acredita que a computação quântica terá um impacto significativo em toda a economia global, com possíveis aplicações em design de software, aprendizado de máquina, programação e planejamento logístico, Analise financeira, modelagem de mercado de ações, verificação de software e hardware, modelagem climática, desenho e teste rápido de medicamentos, e detecção e prevenção precoce de doenças.

Criado por meio de uma coalizão única de governos, corporações e universidades, SQC está competindo com algumas das maiores multinacionais de tecnologia e laboratórios de pesquisa estrangeiros.

Além de desenvolver sua própria tecnologia proprietária e propriedade intelectual, SQC continuará a trabalhar com CQC2T e outros participantes nos ecossistemas australianos e internacionais de computação quântica, para construir e desenvolver uma indústria de computação quântica de silício na Austrália e, em última análise, para levar seus produtos e serviços aos mercados globais.