Elmaslar, karbondan yapılmış büyüleyici yapılardır: kristaller diğer tüm doğal maddelerden daha serttir, değerli mücevher parçalarıdır ve kuantum hesaplamayı ilerletebilirler. Kuantum hesaplama için umut verici bir teknolojik yaklaşım, kübitler elmastaki NV merkezlerine dayalı. Bu, bir kuantum bilgisayarın bilgi işlem ve depolama birimlerinin belirli bir nitrojen içinde bulunduğu anlamına gelir.boşluklar (azot boşluğu, NV) elmas. Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’nin (DLR) kuantum hesaplama girişimi artık NV tabanlı olanlar oluşturmak için SaxonQ ve XeedQ ile sözleşmelere sahip. kuantum bilgisayarlar kapalı. Leipzig’den iki şirket, NV merkezlerinin üretimi için farklı yaklaşımlar izliyor. DLR siparişlerinin toplam hacmi 57 milyon Euro’dur.
Elmas kristalindeki kusurlar
Mükemmel elmaslar, birbirine bağlı karbon atomlarının kusursuz bir kafesinden oluşur. Nitrojen boşluğu, bu kristal kafeste bir bozulmadır. Doğal olarak da oluşabilir. Özellikle çok sayıda nitrojen atomuna sahip elmaslar sarımsı renktedir. Kuantum bilgisayarlar için yalnızca sentetik elmaslar kullanılır. Kristal kafese yapay olarak sokulan nitrojen atomları, kafes konumlarındaki karbon atomlarının yerini alır. Bu nitrojen safsızlık atomları, bitişik boş bir kafes bölgesi ile birleştiğinde, NV merkezleri oluşur.
“Bu tür kübitler, oda sıcaklığında çalışma avantajına sahip. Bu, bu kuantum bilgisayarların potansiyel uygulama alanını önemli ölçüde genişletir. gibi diğer sistemler süper iletken devreler, yalnızca çok düşük sıcaklıklarda çalıştırılabilir,” diye açıklıyor DLR Kuantum Hesaplama Girişimi (QCI) Başkanı Dr. .
Bu teknolojiyle ilgili mevcut en büyük zorluklardan biri, çok sayıda uygun NV merkezini birbirine yakın yerleştirmektir. Ancak o zaman birbirleriyle etkili bir şekilde etkileşime girebilirler. karışık olmak, bir kuantum bilgisayar için ön koşuldur.
SaxonQ ve XeedQ farklı yaklaşımlarla çalışıyor
SaxonQ, tescilli bir teknik kullanarak elmas kristalinin yüzeyinin hemen altında NV merkezleri oluşturur. Bu teknoloji, NV merkezlerinin hedeflenen düzenlemesinde yüksek hassasiyet vaat ediyor.
XeedQ, NV merkezlerini elmas kristalde üç boyutlu bir yapıda düzenleyerek karşılıklı etkileşime neden olur. Özel bir okuma işlemiyle birlikte bu, ölçeklenebilir bir kuantum bilgisayar oluşturmayı mümkün kılar.
İlk aşamada, her iki projede de en az dört kübit içeren bir gösterim sistemi oluşturulacak. Daha sonraki aşamalarda, daha büyük sistemlere geçiş gerçekleşir: Dört yıl sonra, ölçeklenebilir ve hata düzeltilebilir 32 kübitten fazla kuantum bilgisayarların inşası tamamlanmalıdır. Tüm sistemler Ulm’deki DLR İnovasyon Merkezinin laboratuvarlarında entegre edilmiş ve işletilmiştir.
Ulm ve Hamburg’daki diğer projelerle sinerji
Ulm’de ve DLR İnovasyon Merkezi Hamburg’da, DLR kuantum hesaplama girişimindeki diğer projelerle yakın sinerjiler var. Döndürmeyi etkinleştiren teknolojilere ilişkin bir teklif çağrısı, döndürmeye dayalı kuantum hesaplama için alt sistemlere ve yardımcı teknolojilere odaklanır. NV kuantum bilgisayar üreticileri, üzerinde birlikte çalışılan qubit donanımının yeniden üretilebilir üretiminden ve karakterizasyonundan yararlanır.
“DLR, araştırma, endüstri ve start-up’ların birbirini tamamladığı bir kuantum ekosistemi inşa ediyor. DLR kuantum hesaplama girişimi, bunları değerlendirmek ve geniş bir uygulama yelpazesinde kullanmak için farklı teknolojik yaklaşımlar izliyor. DLR Quantum Computing Initiative proje lideri Dr. Karla Loida, “Bu şekilde, kuantum bilgisayarları için farklı mimarilerin avantajları ve dezavantajları araştırılabilir” diyor.
DLR Kuantum Hesaplama Girişimi
DLR kuantum hesaplama girişiminin bir parçası olarak, önümüzdeki dört yıl içinde farklı mimarilere sahip prototip kuantum bilgisayarları inşa edilecek. İlgili teknolojiler ve uygulamalar da geliştirilmektedir. DLR, işi birlikte ilerletmek için şirketleri, start-up’ları ve diğer araştırma kurumlarını içerir.
DLR, Federal Ekonomi ve İklim Koruma Bakanlığı (BMWK) tarafından kaynaklarla sağlanmıştır ve şirketlere büyük ölçekli sözleşmeler vermektedir. DLR, kendi beceri ve konularını araştırma ve geliştirmeye katkıda bulunur ve bunları işletmeye aktarmaya odaklanır.
Kuantum bitleri ile hızlı hesaplamalar
kuantum bilgisayar gelecek için önemli bir teknolojidir: Belirli uygulama alanlarında klasik süper bilgisayarlardan çok daha hızlı hesaplamalar ve simülasyonlar gerçekleştirebilirler. Örneğin, ulaşım ve enerji sektörlerinde, aynı zamanda temel araştırmalarda veya uyduların işletilmesinde kullanılabilirler. kuantum bilgisayarları kullan kuantum mekaniği gibi efektler dolaşma Ve kaplama senden kuantum bitleri (Qubit’ler), klasik bilgisayarlar gibi birbiri ardına değil, aynı anda 0 ve 1 durumlarını alabilir. Bu da kuantum bilgisayarları çok güçlü kılıyor. DLR’de bir düzineden fazla enstitü, kuantum teknolojilerinin geliştirilmesi ve araştırılması üzerinde çalışıyor. DLR’de ayrıca gelecekte kuantum bilgisayarlar üzerinde ve bunlarla araştırma yapmak için büyük bir ihtiyaç var.
Elmas kristalindeki kusurlar
Mükemmel elmaslar, birbirine bağlı karbon atomlarının kusursuz bir kafesinden oluşur. Nitrojen boşluğu, bu kristal kafeste bir bozulmadır. Doğal olarak da oluşabilir. Özellikle çok sayıda nitrojen atomuna sahip elmaslar sarımsı renktedir. Kuantum bilgisayarlar için yalnızca sentetik elmaslar kullanılır. Kristal kafese yapay olarak sokulan nitrojen atomları, kafes konumlarındaki karbon atomlarının yerini alır. Bu nitrojen safsızlık atomları, bitişik boş bir kafes bölgesi ile birleştiğinde, NV merkezleri oluşur.
“Bu tür kübitler, oda sıcaklığında çalışma avantajına sahip. Bu, bu kuantum bilgisayarların potansiyel uygulama alanını önemli ölçüde genişletir. gibi diğer sistemler süper iletken devreler, yalnızca çok düşük sıcaklıklarda çalıştırılabilir,” diye açıklıyor DLR Kuantum Hesaplama Girişimi (QCI) Başkanı Dr. .
Bu teknolojiyle ilgili mevcut en büyük zorluklardan biri, çok sayıda uygun NV merkezini birbirine yakın yerleştirmektir. Ancak o zaman birbirleriyle etkili bir şekilde etkileşime girebilirler. karışık olmak, bir kuantum bilgisayar için ön koşuldur.
SaxonQ ve XeedQ farklı yaklaşımlarla çalışıyor
SaxonQ, tescilli bir teknik kullanarak elmas kristalinin yüzeyinin hemen altında NV merkezleri oluşturur. Bu teknoloji, NV merkezlerinin hedeflenen düzenlemesinde yüksek hassasiyet vaat ediyor.
XeedQ, NV merkezlerini elmas kristalde üç boyutlu bir yapıda düzenleyerek karşılıklı etkileşime neden olur. Özel bir okuma işlemiyle birlikte bu, ölçeklenebilir bir kuantum bilgisayar oluşturmayı mümkün kılar.
İlk aşamada, her iki projede de en az dört kübit içeren bir gösterim sistemi oluşturulacak. Daha sonraki aşamalarda, daha büyük sistemlere geçiş gerçekleşir: Dört yıl sonra, ölçeklenebilir ve hata düzeltilebilir 32 kübitten fazla kuantum bilgisayarların inşası tamamlanmalıdır. Tüm sistemler Ulm’deki DLR İnovasyon Merkezinin laboratuvarlarında entegre edilmiş ve işletilmiştir.
Ulm ve Hamburg’daki diğer projelerle sinerji
Ulm’de ve DLR İnovasyon Merkezi Hamburg’da, DLR kuantum hesaplama girişimindeki diğer projelerle yakın sinerjiler var. Döndürmeyi etkinleştiren teknolojilere ilişkin bir teklif çağrısı, döndürmeye dayalı kuantum hesaplama için alt sistemlere ve yardımcı teknolojilere odaklanır. NV kuantum bilgisayar üreticileri, üzerinde birlikte çalışılan qubit donanımının yeniden üretilebilir üretiminden ve karakterizasyonundan yararlanır.
“DLR, araştırma, endüstri ve start-up’ların birbirini tamamladığı bir kuantum ekosistemi inşa ediyor. DLR kuantum hesaplama girişimi, bunları değerlendirmek ve geniş bir uygulama yelpazesinde kullanmak için farklı teknolojik yaklaşımlar izliyor. DLR Quantum Computing Initiative proje lideri Dr. Karla Loida, “Bu şekilde, kuantum bilgisayarları için farklı mimarilerin avantajları ve dezavantajları araştırılabilir” diyor.
DLR Kuantum Hesaplama Girişimi
DLR kuantum hesaplama girişiminin bir parçası olarak, önümüzdeki dört yıl içinde farklı mimarilere sahip prototip kuantum bilgisayarları inşa edilecek. İlgili teknolojiler ve uygulamalar da geliştirilmektedir. DLR, işi birlikte ilerletmek için şirketleri, start-up’ları ve diğer araştırma kurumlarını içerir.
DLR, Federal Ekonomi ve İklim Koruma Bakanlığı (BMWK) tarafından kaynaklarla sağlanmıştır ve şirketlere büyük ölçekli sözleşmeler vermektedir. DLR, kendi beceri ve konularını araştırma ve geliştirmeye katkıda bulunur ve bunları işletmeye aktarmaya odaklanır.
Kuantum bitleri ile hızlı hesaplamalar
kuantum bilgisayar gelecek için önemli bir teknolojidir: Belirli uygulama alanlarında klasik süper bilgisayarlardan çok daha hızlı hesaplamalar ve simülasyonlar gerçekleştirebilirler. Örneğin, ulaşım ve enerji sektörlerinde, aynı zamanda temel araştırmalarda veya uyduların işletilmesinde kullanılabilirler. kuantum bilgisayarları kullan kuantum mekaniği gibi efektler dolaşma Ve kaplama senden kuantum bitleri (Qubit’ler), klasik bilgisayarlar gibi birbiri ardına değil, aynı anda 0 ve 1 durumlarını alabilir. Bu da kuantum bilgisayarları çok güçlü kılıyor. DLR’de bir düzineden fazla enstitü, kuantum teknolojilerinin geliştirilmesi ve araştırılması üzerinde çalışıyor. DLR’de ayrıca gelecekte kuantum bilgisayarlar üzerinde ve bunlarla araştırma yapmak için büyük bir ihtiyaç var.