UCL Đạt Bước Đột Phá Trong Điện Toán Lượng Tử: Sắp Xếp Nguyên Tử Với Độ Chính Xác Gần Như Hoàn Hảo

Các kỹ sư và nhà vật lý tại UCL đã đạt được một bước đột phá quan trọng trong chế tạo máy tính lượng tử, trình diễn một quy trình mới với tỷ lệ lỗi gần bằng không và tiềm năng mở rộng quy mô mạnh mẽ. Nghiên cứu, được công bố trên *Advanced Materials*, trình bày chi tiết phương pháp đáng tin cậy đầu tiên để sắp xếp chính xác các nguyên tử riêng lẻ trong một lưới, một kỳ tích đạt được sau 25 năm phát triển. Kỹ thuật này sử dụng các nguyên tử asen trong một tinh thể silicon, định vị chúng với độ chính xác gần như hoàn hảo bằng cách sử dụng kính hiển vi chuyên dụng. Điều này cho phép tạo ra các bit lượng tử, hay qubit, với tỷ lệ lỗi vốn có thấp. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một mảng 2x2 gồm các nguyên tử asen đơn lẻ, sẵn sàng trở thành qubit. Tiến sĩ Taylor Stock, tác giả chính của nghiên cứu từ UCL Electronic & Electrical Engineering, nhận xét: “Các hệ thống điện toán lượng tử phức tạp nhất hiện đang được phát triển vẫn đang phải đối mặt với những thách thức kép là giảm thiểu tỷ lệ lỗi qubit và tăng số lượng qubit. Sản xuất đáng tin cậy, chính xác ở cấp độ nguyên tử có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng một máy tính lượng tử dựa trên silicon có khả năng mở rộng quy mô.” Giáo sư Neil Curson, tác giả cấp cao của nghiên cứu từ UCL Electronic & Electrical Engineering, cho biết: “Khả năng đặt các nguyên tử vào silicon với độ chính xác gần như hoàn hảo và theo cách chúng ta có thể mở rộng quy mô là một cột mốc lớn cho lĩnh vực điện toán lượng tử, lần đầu tiên chúng tôi đã chứng minh một cách để đạt được độ chính xác và quy mô cần thiết.” Mặc dù phương pháp hiện tại yêu cầu sắp xếp nguyên tử thủ công, mất vài phút cho mỗi nguyên tử, nhưng các tác giả tin rằng ngành công nghiệp bán dẫn silicon có thể đóng góp vào việc tự động hóa và công nghiệp hóa quy trình này. Sự tiến bộ này đánh dấu một bước quan trọng hướng tới việc xây dựng các máy tính lượng tử thiết thực có khả năng giải quyết các vấn đề phức tạp vượt quá khả năng của máy tính truyền thống, bằng cách khai thác các nguyên tắc cơ học lượng tử như chồng chất và vướng víu. Cách tiếp cận này được kỳ vọng là rất tương thích với quá trình xử lý chất bán dẫn hiện tại.