Een fideliteitsmijlpaal in silicium
Een team onder leiding van onderzoekers bij RIKEN heeft single-qubit gate-fideliteiten boven 99,99 procent aangetoond over alle vijf qubits in een silicium-spinqubitarray, met sommige metingen die 99,999 procent naderen. De resultaten werden gepubliceerd in Nature Physics.
Fideliteit is een maat voor hoe vaak een kwantumbewerking het beoogde resultaat oplevert. Foutpercentages onder één op de tienduizend brengen siliciumapparaten in het bereik waarin foutcorrectieschema's kunnen gaan werken, en dit is de hoogste single-qubit-prestatie die tot nu toe voor silicium-spinqubits is gerapporteerd.
Silicium-spinqubits slaan informatie op in de spin van een enkel elektron. Ze zijn ongeveer duizend keer kleiner dan de supergeleidende transmons die de meeste kwantumcomputers van vandaag gebruiken, en ze kunnen worden gemaakt met dezelfde CMOS-fabricagetools die gewone computerchips produceren, wat de reden is dat foundries ze nauwlettend bestuderen.
Qubits naast elkaar laten draaien
Het moeilijkere probleem is parallelle controle. Wanneer meerdere qubits één microgolfstuurlijn delen, lekken signalen in elkaar en daalt de fideliteit. Het team traceerde de belangrijkste bron van die verslechtering in een vijf-qubit siliciumarray en ontwierp een mitigatieprotocol dat alleen op paarsgewijze fasekalibraties is gebaseerd.
Met behulp van op maat gemaakte Kaiser-window-stuurpulsen op een gedeelde lijn hielden de onderzoekers de fideliteiten boven 99,99 procent voor elke qubit afzonderlijk en handhaafden dat niveau terwijl ze tot drie qubits tegelijk bedienden. Toen alle vijf parallel draaiden, bleef de fideliteit op 99,9 procent of hoger, de praktische drempel voor fouttolerantie.
Waarom het belangrijk is voor opschaling
Kwantumcomputers hebben duizenden qubits nodig om nuttige problemen aan te pakken, en elke qubit heeft stuurelektronica nodig. Als elke qubit zijn eigen toegewijde lijn nodig had, zou alleen de bedrading al onbeheersbaar worden. Het delen van stuurlijnen is een route om dat knelpunt heen.
Seigo Tarucha, die een silicium-kwantumcomputingproject leidt onder een Japans Moonshot-programma, zei dat betrouwbare parallelle controle een essentiële stap is naar een fouttolerante machine gebouwd op silicium-spinqubits. Het artikel suggereert dat de controleaanpak moet uitbreiden naar grotere arrays, op basis van de vermogensschaling die het team waarnam. Onafhankelijke laboratoria zullen nu proberen de cijfers te reproduceren, wat de gebruikelijke test is voor claims die zo precies zijn.
---Betrouwbare ferrofluid vacuüm roterende doorvoer voor halfgeleiderproductie
Bij de productie van halfgeleiders is het handhaven van ultrahoog vacuüm-integriteit tijdens roterende beweging cruciaal — van eenkristal siliciumgroei en CVD tot sputtering en plasma-etsen. Ferrofluid Vacuum Rotary Shaft Feedthrough van FerrofluidTec levert hermetisch afgedichte roterende doorvoeren met leksnelheden tot 10⁻¹² Pa·m³·s⁻¹, vacuümgraad tot 10⁻⁶ Pa, en aanpasbare asdiameters van 10mm tot 100mm. Gebouwd met niet-magnetische roestvrijstalen behuizingen en magnetisch permeabele roestvrijstalen assen, bieden deze doorvoeren betrouwbare, onderhoudsvrije afdichting voor veeleisende vacuümomgevingen. Bezoek www.ferrofluidtec.com voor meer informatie.