{"id":8015,"date":"2023-07-17T15:23:31","date_gmt":"2023-07-17T07:23:31","guid":{"rendered":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/?p=8015"},"modified":"2024-02-27T19:26:31","modified_gmt":"2024-02-27T11:26:31","slug":"cryo-chip-overcomes-obstacle-to-large-scale-quantum-computers","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/cryo-chip-overcomes-obstacle-to-large-scale-quantum-computers\/","title":{"rendered":"Kryo-Chip \u00fcberwindet Hindernis f\u00fcr gro\u00df angelegte Quantencomputer"},"content":{"rendered":"

QuTech hat ein gro\u00dfes Problem auf dem Weg zu einem funktionierenden Quantencomputer im gro\u00dfen Ma\u00dfstab gel\u00f6st. QuTech, eine Zusammenarbeit der TU Delft und TNO, und Intel haben einen integrierten Schaltkreis entworfen und hergestellt, der Qubits bei extrem niedrigen Temperaturen steuern kann. Dies ebnet den Weg f\u00fcr die entscheidende Integration von Qubits und ihrer Steuerelektronik im selben Chip. Die Wissenschaftler haben ihre Forschung w\u00e4hrend der ISSCC-Konferenz in San Francisco vorgestellt.<\/p>\n

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Quantencomputer<\/h2>\n

\u201eDieses Ergebnis bringt uns einem gro\u00dfen Quantencomputer n\u00e4her, der Probleme l\u00f6sen kann, die selbst die leistungsst\u00e4rksten Supercomputer nicht l\u00f6sen k\u00f6nnen.\u201c L\u00f6sungen f\u00fcr diese Probleme k\u00f6nnen einen starken Einfluss haben\u00a0Alltagsleben<\/a>, zum Beispiel in den Bereichen Medizin und Energie\u201c, sagte Teamleiter Fabio Sebastiano von QuTech und der Fakult\u00e4t f\u00fcr Elektrotechnik, Mathematik und Informatik.<\/p>\n

Extreme Temperaturen<\/h2>\n

\u201eEs m\u00fcssen viele Probleme gel\u00f6st werden, bevor wir einen funktionierenden Quantencomputer im gro\u00dfen Ma\u00dfstab haben\u201c, sagte Sebastiano. "Der\u00a0Quanteninformation<\/a>\u00a0In Qubits gespeicherte Daten k\u00f6nnen sich schnell zersetzen und unbrauchbar werden, es sei denn, die Qubits werden auf Temperaturen sehr nahe am absoluten Nullpunkt (-273 Grad Celsius oder 0 Kelvin) abgek\u00fchlt. Aus diesem Grund arbeiten Qubits typischerweise in speziellen K\u00fchlschr\u00e4nken bei Temperaturen von nur 0,01 K, gesteuert durch herk\u00f6mmliche Elektronik, die bei Raumtemperatur arbeitet.\u201c<\/p>\n

Hochskalieren<\/h2>\n

Um jedes Qubit mit dem zu verbinden, ist ein Draht erforderlich\u00a0Steuerelektronik<\/a>. W\u00e4hrend dies f\u00fcr die geringe Anzahl von Qubits, die derzeit in Betrieb sind, machbar ist, wird der Ansatz f\u00fcr die Millionen von Qubits, die in n\u00fctzlichen Quantencomputern ben\u00f6tigt werden, unpraktisch. \u201eDas w\u00e4re so, als w\u00fcrde man die 12-Megapixel-Kamera eines Mobiltelefons nehmen und versuchen, jedes der Millionen Pixel einzeln mit einem separaten elektronischen Schaltkreis zu verbinden\u201c, sagte Sebastiano. \u201eEine praktikablere L\u00f6sung besteht darin, die Elektronik zur Steuerung der Qubits bei extrem niedrigen (kryogenen) Temperaturen zu betreiben, damit sie so nah wie m\u00f6glich an den Qubits platziert werden k\u00f6nnen.\u201c<\/p>\n

Pferder\u00fccken<\/h2>\n

QuTech hat sich mit Intel zusammengetan, um genau diese Herausforderung anzugehen. Das Ergebnis hei\u00dft Horse Ridge \u2013 ein integrierter Schaltkreis, benannt nach einem der k\u00e4ltesten Orte in Oregon. Sebastiano: \u201eWir haben einen integrierten CMOS-Schaltkreis entworfen und hergestellt, der bis zu 128 Qubits steuern kann, der bei 3 K (-270 \u00b0C) betrieben werden kann und daher als Kryo-CMOS-Schaltkreis bezeichnet werden kann.\u201c<\/p>\n

CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) ist die gleiche Technologie, die auch f\u00fcr Standard-Mikroprozessoren verwendet wird. Der Einsatz von CMOS erm\u00f6glicht daher die zuverl\u00e4ssige Herstellung sehr komplexer\u00a0Schaltkreise<\/a>\u00a0bestehend aus Milliarden elektrischer Komponenten, wie sie f\u00fcr gro\u00dfe Quantencomputer ben\u00f6tigt werden.<\/p>\n

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\"Cryo-chip
Das Team im Labor neben dem kryogenen K\u00fchlschrank, in dem sich das Qubit und Horse Ridge befinden. Die Horse Ridge-Ausgabe ist unten rechts auf dem Bildschirm sichtbar. Von oben nach unten, von links nach rechts: Bishnu Patra, Jeroen van Dijk, Xiao Xue, Fabio Sebastiano (h\u00e4lt die Qubits), Lieven Vandersypen, Masoud Babaie (h\u00e4lt Horse Ridge). Bildnachweis: Ernst de Groot f\u00fcr QuTech<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Integrierter Schaltkreis und Qubit<\/h2>\n

Die Forscher demonstrierten experimentell sowohl den ordnungsgem\u00e4\u00dfen Betrieb des integrierten Schaltkreises als auch die F\u00e4higkeit, ein echtes Spin-Qubit anzutreiben. Spin-Qubits geh\u00f6ren zu den vielversprechenden Qubit-Kandidaten f\u00fcr einen Quantencomputer im gro\u00dfen Ma\u00dfstab. Sebastiano: \u201eDies ist die komplexeste Kryo-CMOS-Schaltung, die jemals gezeigt wurde, und die erste, die einen Spin antreiben kann.\u201c\u00a0Qubit<\/a>.”<\/p>\n

Ein Chip<\/h2>\n

Die n\u00e4chste Herausforderung besteht darin, die verbleibende Temperaturl\u00fccke zu schlie\u00dfen. \u201eEs wird erwartet, dass Spin-Qubits bei etwas h\u00f6heren Temperaturen funktionieren, als derzeit erreicht werden, beispielsweise \u00fcber 1,5 K\u201c, sagte Sebastiano. \u201eUnsere Kryo-CMOS-Schaltung arbeitet jetzt bei 3 K. Wenn wir das \u00fcberbr\u00fccken k\u00f6nnen\u00a0Temperatur<\/a>\u00a0Durch diese L\u00fccke k\u00f6nnten wir beide Qubits und ihre Steuerelektronik in dasselbe Geh\u00e4use oder denselben Chip integrieren und so ein \u00e4u\u00dferst kompaktes System erreichen.\u201c<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

QuTech has resolved a major issue on the road toward a working large-scale quantum computer. QuTech, a collaboration of TU Delft and TNO, and Intel have designed and fabricated an integrated circuit that can controlling qubits at extremely low temperatures. This paves the way for the crucial integration of qubits and their controlling electronics in<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":8025,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[1,321],"tags":[],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8015"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=8015"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8015\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":8026,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8015\/revisions\/8026"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/8025"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=8015"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=8015"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=8015"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}