Forskare bygger kvantdatorgrind i halvledarteknik

En skalbar teknik att bygga kvantdatorer i vanlig halvledarteknik – det säger sig en australisk forskargrupp ha tagit fram. Resultatet publiceras i den ansedda tidningen Nature och forskarna hävdar att kvantdatorer i och med detta genombrott kan ta steget från teori till verklighet.

Forskarna har implementerat en CNOT-grind, en komponent som i sin tur kan användas för att konstruera XOR och NOT, vilket är alla byggblock som behövs för att kunna konstruera generell logik, som exempelvis en processor.

Det här är första gången någon rapporterar en kvantgrind tillverkad i kisel. Tekniken kräver inte supraledning. Forskarna har också patenterat en idé om hur tekniken skulle kunna skalas upp till ett chip med miljontals grindar.

– Det här ändrar allt, säger forskningsgruppens ledare, Andrew Dzurak, professor på UNSW (University of New South Wales).

Enligt forskarna kan idén om en kvantdator nu ta steget från en teoretisk möjlighet till praktisk verklighet.

Resultatet presenteras av samma forskargrupp som år 2012 i Nature rapporterade den första kvantbiten implementerad i kisel. Kvantbiten representeras av en ensam elektrons spinn, upp eller ner. Andra forskargrupper implementerar kvantbitar i bland annat fotoner, infångade joner, supraledande kretsar, enstaka atomer i diamant och i kvantprickar.

– Eftersom det här är i grunden samma teknik som används för att tillverka dagens datorchips, så tror vi att den gör det mycket enklare att tillverka en fullskalig processor än någon av de konkurrerande metoderna, som använder mer exotisk tillverkningsteknik.

Resultaten publiceras i den ansedda tidskriften Nature i en artikel med titeln ”A two-qubit logic gate in silicon”.

Klassiska datorer gör operationer på väldefinerade binära värden – ettor och nollor. Kvantdatorer gör operationer på superpositioner av ettor och nollor vilket enligt kvantfysikens lagar betyder att de i ett enda steg parallellt gör operationen på samtliga indatakombinationer av ettor och nollor.

Denna gratisparallellism ger kvantdatorn en enorm beräkningskraft.

Forskarnas kiseltransistorer arbetar på enda elektron vars tillstånd representeras av dess så kallade spinn som kan vara antingen det ena eller det andra av två tillstånd, eller en obestämd så kallad superposition av de två tillstånden.

Forskarna söker nu efter en lämplig företagspartner för att försöka tillverkade ett fullskaligt chip.

I slutet av september rapporterade Google att dess ”kvantdator” från företaget D-Wave uppgraderats till tusen bitar. Men det är kontroversiellt huruvida D-Waves maskin är en äkta kvantdator eller inte, och den är heller inte generell utan konfigurerad till att lösa en viss typ av optimeringsproblem.