La collaborazione di ricerca tra UNSW e l'Università di Sydney ha superato un ostacolo fondamentale alla costruzione di computer quantistici in silicio, aprendo la strada a un ulteriore sviluppo delle macchine su larga scala.

I due gruppi, guidato dal professor David Reilly all'Università di Sydney e dal professor Andrew Dzurak all'UNSW, hanno dimostrato che lo Stato, o valore, di un bit quantistico (qubit) in silicio può essere letto in un modo che elimina la necessità di avere sensori di lettura accanto ai qubit.

Il risultato è pubblicato oggi in Nanotecnologia della natura .

Il professor Dzurak ha dichiarato:"Questo documento ha combinato l'utilizzo di una tecnica di elettrodo a gate singolo per leggere le informazioni - un metodo sviluppato dal gruppo di David Reilly nel 2013 - con il requisito per la lettura a colpo singolo di qubit che possono essere prodotti utilizzando il chip di silicio esistente tecnologia, una funzionalità che abbiamo sviluppato nel 2014. Questo mix è molto importante per la scalabilità."

I qubit sono gli elementi costitutivi dei computer quantistici. Miliardi di loro dovranno essere costruiti in serie complesse prima che queste macchine futuristiche possano essere utilizzate per risolvere importanti sfide che l'umanità deve affrontare. compresa la progettazione di nuovi farmaci o l'assistenza allo sviluppo dell'apprendimento automatico. Questo presenta problemi di progettazione complessi.

Eliminando la necessità di sensori di lettura paralleli, il risultato congiunto consente un'architettura informatica molto più semplice, il che significa che molti più qubit possono essere costruiti uno accanto all'altro.

Il professor Dzurak ha affermato che la dimostrazione della lettura a colpo singolo di un qubit in silicio è un risultato il cui tempo era giunto.

"Quattro team di ricerca in tutto il mondo hanno sviluppato tecniche di lettura molto simili nel silicio praticamente contemporaneamente, tutto basato sulla tecnica single-gate di David, "Il professor Dzurak ha detto. "Due di loro in Australia, uno in Francia e uno nei Paesi Bassi".

"Questo è un grande risultato che dimostra che la collaborazione scientifica è la chiave per ottenere una tolleranza ai guasti, computer quantistico universale, " disse il professor Reilly, che ricopre una posizione congiunta presso l'Università di Sydney ed è Direttore del Microsoft Quantum Laboratory.

"Una macchina del genere non sarà costruita in un singolo laboratorio o in un singolo istituto. Richiederà una cooperazione su scala globale, lavorando con alcune delle più grandi aziende tecnologiche del mondo."

Professor Reilly, anche Chief Investigator presso l'ARC Center of Excellence for Engineered Quantum Systems, ha dichiarato:"Il nostro risultato è una prova reale che la massa critica di persone a Sydney sta creando qualcosa di più grande della somma delle sue parti. Non è solo un'attività parallela in diverse istituzioni".

Professor Dzurak, che ha guidato il progetto all'UNSW, è Direttore dell'Australian National Fabrication Facility (ANFF) presso l'UNSW e Chief Investigator presso l'ARC Center of Excellence for Quantum Computation &Communication Technology. Ha detto che Sydney ha uno degli ecosistemi di ricerca quantistica più forti al mondo.

"Non riesco a pensare a un'altra città al mondo con così tante persone che fanno informatica quantistica, " ha detto. "Abbiamo squadre a UNSW, Sidney, Macquarie e UTS lavorano a tutto campo:su hardware, controllo quantistico, misurazione quantistica fino al software quantistico. È tutto qui a Sydney".

Il professor Reilly ha affermato che questa ricerca viene svolta parallelamente alla commercializzazione della tecnologia.

"Ho una posizione in Microsoft e Andrew guida un progetto con Silicon Quantum Computing. Lavorando insieme, stiamo mostrando una forte collaborazione accademica insieme a un'economia quantistica emergente, " Egli ha detto.

Il professor Dzurak ha dichiarato:"Una delle cose grandiose di questo risultato è che è stato messo insieme da persone che vengono a Sydney da tutto il mondo, attratti dal forte ecosistema della scienza quantistica che abbiamo costruito qui".

L'autore principale del documento e il dottorato di ricerca dell'UNSW. alunno, Anderson West, ha dichiarato:"Sono stato attratto dal lavorare con il professor Dzurak e il suo team dagli Stati Uniti perché sono rimasto davvero colpito da ciò che stavano facendo con i qubit di silicio".

L'autore corrispondente Dr. Bas Hensen si è unito all'UNSW dai Paesi Bassi, dove si era già fatto un nome dimostrando sperimentalmente un principio fondamentale della meccanica quantistica usando qubit entangled nel diamante. Ha detto:"Volevo essere coinvolto con i qubit in silicio e l'UNSW era chiaramente il posto giusto per farlo".

Dott. Alexis Jouan dell'Università di Sydney, che hanno contribuito alla ricerca, è originario della Francia dove ha studiato superconduttori bidimensionali ad alta frequenza. Ha detto:"Sono molto contento di essere nel gruppo Reilly a Sydney, che è uno dei posti migliori per continuare a esplorare il mondo quantistico."