Onderzoekers van Google en de University of California Santa Barbara hebben een belangrijke stap gezet op weg naar het doel om een ​​grootschalige kwantumcomputer te bouwen.

Schrijven in het journaal Kwantumwetenschap en technologie , ze presenteren een nieuw proces voor het maken van supergeleidende verbindingen, die compatibel zijn met de bestaande supergeleidende qubit-technologie.

De race om de eerste grootschalige foutgecorrigeerde kwantumcomputer te ontwikkelen is uiterst competitief, en het proces zelf is complex. Terwijl klassieke computers gegevens coderen in binaire cijfers (bits) die in een van de twee toestanden voorkomen, een kwantumcomputer slaat informatie op in kwantumbits (qubits) die met elkaar verstrengeld kunnen zijn en tegelijkertijd in een superpositie van beide toestanden kunnen worden geplaatst.

De vangst is dat kwantumtoestanden extreem kwetsbaar zijn, en elke ongewenste interactie met de omgeving kan deze kwantuminformatie vernietigen. Een van de grootste uitdagingen bij het maken van een grootschalige kwantumcomputer is het fysiek opschalen van het aantal qubits, terwijl ze er nog steeds stuursignalen op aansluiten en deze kwantumtoestanden behouden.

Hoofdauteur Brooks Foxen, van UC Santa Barbara, zei:"Er zijn veel onbekenden als het gaat om het voorstellen van precies hoe de eerste grootschalige kwantumcomputer eruit zal zien. In het supergeleidende qubit-veld, we beginnen nu pas systemen met tientallen qubits te verkennen, terwijl het doel op lange termijn is om een ​​computer te bouwen met miljoenen qubits.

"Eerder onderzoek had voornamelijk betrekking op lay-outs waarbij besturingsdraden op een enkele metalen laag worden gelegd. Interessantere circuits vereisen de mogelijkheid om bedrading in drie dimensies te routeren, zodat draden elkaar kunnen kruisen. Dit probleem oplossen zonder materialen te introduceren die de kwaliteit van supergeleidende qubits is een hot topic, en verschillende groepen hebben onlangs mogelijke oplossingen gedemonstreerd. Wij geloven dat onze oplossing, die als eerste volledig supergeleidende interconnects met hoge kritische stromen levert, biedt de meeste flexibiliteit bij het ontwerpen van andere aspecten van kwantumcircuits."

Aangezien supergeleidende qubit-technologie verder gaat dan eendimensionale ketens van naaste buur gekoppelde qubits, grootschaliger tweedimensionale arrays zijn een natuurlijke volgende stap.

Prototypische tweedimensionale arrays zijn gebouwd, maar de uitdaging van het routeren van besturingsbedrading en uitleescircuits heeft, tot dusver, verhinderde de ontwikkeling van high-fidelity qubit-arrays van 3x3 of groter.

Senior auteur professor John M Martinis, gezamenlijk benoemd bij zowel Google als UC Santa Barbara, zei:"Om de ontwikkeling van grotere qubit-arrays mogelijk te maken, we hebben een proces ontwikkeld voor het fabriceren van volledig supergeleidende interconnects die materieel compatibel zijn met onze bestaande, zeer betrouwbaar, aluminium op siliciumqubits.

"Dit fabricageproces opent de deur naar de mogelijkheid van de nauwe integratie van twee supergeleidende circuits met elkaar of, zoals wenselijk zou zijn in het geval van supergeleidende qubits, de nauwe integratie van één qubit-apparaat met hoge coherentie met een dichte, meerlagig, signaalrouteringsapparaat."