Raziskovanje kvantnega računalništva s kvantnimi pikami: Kako nanoskala inženiring oblikuje naslednjo generacijo kvantnih procesorjev. Odkrijte znanost, izzive in priložnosti, ki stojijo za to napredno tehnologijo.

• Uvod v kvantno računalništvo s kvantnimi pikami
• Osnovna načela kvantnih pik
• Kako kvantne pike omogočajo implementacijo qubitov
• Tehnike izdelave in materialne zahteve
• Povezovanje kvantnih pik in mehanizmi nadzora
• Popravljanje napak in dekoherenca v sistemih kvantnih pik
• Trenutni eksperimentalni dosežki in prelomnice
• Primerjalna analiza: kvantne pike proti drugim tehnikam qubitov
• Izzivi skalabilnosti in integracije
• Potencialne aplikacije v računalništvu in zunaj njega
• Prihodnje smernice in raziskovalne priložnosti
• Zaključek: Pot naprej za kvantno računalništvo s kvantnimi pikami
• Viri in reference

Uvod v kvantno računalništvo s kvantnimi pikami

Kvantno računalništvo s kvantnimi pikami je nastajajoči pristop znotraj širšega področja kvantne informacijske znanosti, ki izkorišča edinstvene lastnosti polprevodniških nanostruktur, znanih kot kvantne pike, za realizacijo kvantnih bitov (qubitov). Kvantne pike so nanodelci, ki lahko ujamajo elektrone ali luknje v treh prostorskih dimenzijah, kar ustvarja diskretne energijske ravni, podobne tistim atomov. To obnašanje, podobno atomu, omogoča kvantnim pikam, da delujejo kot umetni atomi, kar jih naredi obetavne kandidate za gostovanje in manipulacijo qubitov v okolju trdne snovi.

Primarni motiv za uporabo kvantnih pik v kvantnem računalništvu je njihova združljivost z obstoječimi tehnologijami izdelave polprevodnikov, skalabilnost ter potencial za integracijo s klasičnimi elektronskimi vezji. V sistemih kvantnih pik so qubiti običajno kodirani v spin ali nabojskih stanjih posameznih elektronov, ujetih znotraj pik. Ta stanja je mogoče manipulirati z električnimi ali optičnimi impulzi, kar omogoča implementacijo kvantnih logičnih vrat in vezanja operacij, ki so ključne za kvantno računanje.

Nedavni napredki so pokazali visoko zvestobo enojnih in dvo-qubitnih vrat ter dolge koherenčne čase v kvantnih pikah, kar jih približuje praktičnim kvantnim procesorjem. Kljub temu ostajajo izzivi, vključujoč natančen nadzor nad interakcijami qubitov, zmanjšanje dekoherence iz okolja in zanesljiv povratni informacijski odčitek qubitov. Potekajoče raziskave si prizadevajo rešiti te težave in povečati kvantne pikovne nizke, da podpirajo bolj kompleksne kvantne algoritme in sheme popravljanja napak Nature Reviews Materials, Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo.

Osnovna načela kvantnih pik

Kvantne pike so nanodelci polprevodnikov, ki ujetijo elektrone ali luknje v vseh treh prostorskih dimenzijah, kar vodi do diskretnih, atomom podobnih energijskih ravni. Ta učinek kvantnega ujetja je osrednji za njihovo delovanje v kvantnem računalništvu. V kvantno računalništvo s kvantnimi pikami je mogoče posamezne kvantne pike oblikovati tako, da ujamejo posamezne elektrone, katerih spin ali nabojna stanja služijo kot kvantni bili (qubiti). Manipulacija teh stanj – z uporabo električnih ali magnetnih polj – omogoča kodiranje, obdelavo in pridobivanje kvantnih informacij.

Osnovno načelo, ki leži za qubiti kvantnih pik, je natančen nadzor kvantnih stanj prek zunanjih napetosti na vratih. S prilagajanjem teh napetosti lahko raziskovalci nadzorujejo število elektronov v piki ter povezovanje med sosednjimi pikami, kar omogoča implementacijo enojnih in dvo-qubitnih vrat. Skalabilnost nizov kvantnih pik je pomembna prednost, saj jih je mogoče izdelati z uporabo uveljavljenih tehnik proizvodnje polprevodnikov, kar potencialno omogoča integracijo s klasično elektroniko Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo.

Drug ključni vidik je koherenčni čas qubitov kvantnih pik, ki ga vplivajo interakcije z okoljem, kot so jedrski spini v materialu gostitelju. Napredki v znanosti o materialih in inženiringu naprav – kot je izotopsko očiščen silicij – so privedli do pomembnih izboljšav koherenčnih časov, kar dela kvantne pike vse bolj upravičene za kvantno računanje Nature. Na splošno osnovna načela kvantnih pik zagotavljajo obetavno osnovo za skalabilne, arhitekture kvantnega računalništva trdne snovi.

Kako kvantne pike omogočajo implementacijo qubitov

Kvantne pike so nanostrukture polprevodnikov, ki lahko ujamete posamezne elektrone, kar jih dela obetavne kandidate za implementacijo qubitov v kvantnem računalništvu. Osnovni mehanizem temelji na sposobnosti kvantnih pik, da ujamejo in manipulirajo kvantna stanja elektronov, zlasti njihovega spina ali naboja. Z natančnim nadzorom nad številom elektronov in njihovimi energijskimi ravnmi znotraj kvantne pike lahko raziskovalci definirajo dve-ravni kvantni sistem – v bistvu qubit – kjer logične state “0” in “1” ustrezajo različnim spin usmeritvam ali nabojnim konfiguracijam.

Ena od ključnih prednosti kvantnih pik je njihova združljivost z uveljavljenimi tehnikami izdelave polprevodnikov, kar omogoča skalabilne in integrabilne arrays qubitov. Kvantne pike je mogoče razporediti v bližini, kar omogoča povezovanje qubitov preko nastavljivih interakcij, kot je izmenjevalno povezovanje, kar je bistvenega pomena za implementacijo dvo-qubitnih vrat in vezanja. Manipulacija stanj qubitov se običajno doseže z uporabo hitrih električnih ali magnetnih impulzov, ki lahko inducirajo koherentne prehode med kvantnimi stanji elektrona znotraj pike.

Poleg tega kvantne pike ponujajo možnost dolgih koherenčnih časov, zlasti pri uporabi materialov z nizkimi jedrskimi spini, kot je izotopsko očiščen silicij. To zmanjšuje dekoherenco, ki jo povzročajo interakcije z okoljem, kar je glavni izziv v kvantnem računalništvu. Nedavni napredki so pokazali visoko zvestobo enojnih in dvo-qubitnih operacij v sistemih kvantnih pik, kar poudarja njihovo izvedljivost za gradnjo večjih kvantnih procesorjev Nature. Kot se raziskave odvijajo, se pričakuje, da bodo kvantne pike igrale osrednjo vlogo pri razvoju skalabilnih kvantnih računalnikov trdne snovi Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo (NIST).

Tehnike izdelave in materialne zahteve

Izdelava kvantnih pik (QDs) za aplikacije kvantnega računalništva zahteva natančen nadzor nad velikostjo, sestavo in postavitvijo, da se zagotovi enotnost in ponovljivost lastnosti qubitov. Dva glavna pristopa domita: od zgoraj navzdol in od spodaj navzgor. Metode od zgoraj navzdol, kot so litografija z elektronskim žarkom in etching, omogočajo vzorčenje QDs neposredno na polprevodniških heterostrukturah, tipično z uporabo materialov, kot so GaAs/AlGaAs ali Si/SiGe. Te tehnike ponujajo visoko prostorsko natančnost, vendar lahko uvedejo površinske napake in šum naboja, kar lahko zmanjša koherenčne čase qubitov. Metode od spodaj navzgor, vključno s samoorganiziranim rastom preko molekularne gredice (MBE) ali kemične parne depozicije (CVD), izkoriščajo procese, ki jih povzroča napetost, da tvorijo QDs, kar pogosto vodi do boljše kakovosti materiala in manj napak, čeprav z manj nadzora nad postavitvijo in enotnostjo pik.

Izbira materialov je ključna za optimizacijo zmogljivosti qubitov. III-V polprevodniki, kot je GaAs, so bili široko uporabljeni zaradi zrele tehnologije izdelave in visoke mobilnosti elektronov, vendar trpijo zaradi šuma jedrskih spinov, ki omejuje koherenco. Silicij primerne QDs, zlasti izotopsko očiščen ²⁸Si, nudijo daljše koherenčne čase zaradi odsotnosti jedrskih spinov, kar jih dela privlačne za skalabilne kvantne procesorje. Nedavni napredki prav tako raziskujejo dvo-dimensionalne materiale in hibridne superprevodne-polprevodniške sisteme za nadaljnje izboljšanje zmogljivosti qubitov in integracije.

Potekajoče raziskave se osredotočajo na zmanjšanje šuma naboja, izboljšanje zvestobe vrat in dosego skalabilnih arhitektur preko naprednega nanofabrikacije in inženiringa materialov. Medsebojno delovanje med tehniko izdelave in materialnim sistemom ostaja osrednji izziv pri uresničevanju praktičnih kvantnih računalnikov s kvantnimi pikami, kot poudarjajo Nature Reviews Materials in Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo.

Povezovanje kvantnih pik in mehanizmi nadzora

Osrednji izziv pri kvantnem računalništvu s kvantnimi pikami je natančno povezovanje in nadzor posameznih kvantnih pik za omogočanje zanesljivih operacij kvantnih vrat. Kvantne pike, ki delujejo kot umetni atomi, lahko gostijo spinov ali nabojne state posameznega elektrona, ki služijo kot qubiti. Za skalabilno kvantno računanje je bistveno vzpostaviti nastavljive interakcije med sosednjimi kvantnimi pikami, kar se običajno doseže preko elektrostatčnih vrat, ki modulirajo tunnel coupling in izmenjevalne interakcije med sosednjimi pikami. Moč te povezave določa hitrost in zvestobo dvo-qubitnih vrat, ki so temeljna za univerzalno kvantno računanje.

Mehanizmi nadzora temeljijo na natančno oblikovanih elektrodski vratih, izdelanih na vrhu polprevodniških heterostruktur, kot so GaAs/AlGaAs ali Si/SiGe, da opredelijo in manipulirajo potencialno pokrajino, ki ujetne elektrone. S prilagajanjem napetosti na vratih lahko raziskovalci dinamično nastavijo energijske ravni, zasedenost in povezovanje kvantnih pik. Hiter, visokozvest nadzor še dodatno izboljšajo integrirani mikrovodni ali radialni frekvenčni impulzi za izzivanje spinovih rotacij ali induciranje koherentnih nihanj naboja. Nedavni napredki so pokazali uporabo mikromagnetov za generiranje lokalnih magnetnih polj gradientov, kar omogoča električno vodeno spin resonanco in popoln električni nadzor qubitov, kar je koristno za povečanje arrays qubitov Nature.

Dekoherenca in preklop ostajajo pomembne ovire, saj interakcije z okoljem ali sosednjimi qubiti lahko zmanjšajo zmogljivost. Tehnike, kot so dinamično odklopitev, izotopska čiščenja in optimizirane geometrije naprav, se aktivno raziskujejo za zmanjšanje teh učinkov in izboljšanje koherenčnih časov qubitov Nature Nanotechnology. Nenehno izboljševanje mehanizmov za povezovanje in nadzor je tako ključnega pomena za uresničitev velikih, napak-odpornih kvantnih računalnikov s kvantnimi pikami.

Popravljanje napak in dekoherenca v sistemih kvantnih pik

Popravljanje napak in dekoherenca sta osrednja izziva v razvoju kvantnega računalništva s kvantnimi pikami. Kvantne pike, ki ujamemo enega ali nekaj elektronov, so zelo občutljive na okolje, kar jih dela dovzetne za dekoherenco – izgubo kvantnih informacij zaradi interakcij z zunanjim šumom, kot so fononi, nihanja naboja in jedrski spini. Dekoherenčni časi v kvantnih pikah so običajno omejeni zaradi hiperfinih interakcij z jedrskimi spini materiala gostitelja in zaradi šuma naboja iz okoliške polprevodniške matrice. Ti učinki lahko hitro zmanjšajo zvestobo kvantnih operacij, ovira zanesljivo računa.

Za reševanje teh težav so raziskovalci razvili različne protokole za popravljanje kvantnih napak (QEC), prilagojene sistemom kvantnih pik. Tehnike, kot je dinamično odklopitev, ki uporablja zaporedja kontrolnih impulzov za povprečenje okolijskega šuma, so pokazale, da znatno podaljšujejo koherenčne čase. Poleg tega kodiranje logičnih qubitov v dekoherenčni brez podprostor ali uporaba samo izmenjalnih qubitov lahko omeji vpliv določenih virov šuma. Izvedba površinskih kodov in drugih QEC kod med nizom kvantnih pik je aktivno raziskovalno področje, pri čemer nedavne eksperimente dokazujo izvedljivost manjših napak popravljajočih operacij na polprevodniških platformah.

Inženiring materialov igra tudi ključno vlogo; izotopsko očiščen silicij in drugi materiali z nizkimi jedrskimi spini so bili uporabljeni za zmanjšanje hyperfine-induced dekoherence. Kljub tem napredkom ostaja dosego napak-odpornega kvantnega računalništva s kvantnimi pikami velik izziv, ki zahteva nadaljnje izboljšave tako pri izdelavi naprav kot pri strategijah popravljanja napak. Potekajoče raziskave institucij, kot so Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo (NIST) in IBM Quantum, nadaljujejo premik meja koherence in odpornosti na napake v sistemih kvantnih pik.

Trenutni eksperimentalni dosežki in prelomnice

Kvantno računalništvo s kvantnimi pikami je v zadnjem desetletju doživelo pomemben eksperimentalni napredek, pri čemer so številne prelomnice dokazale njegovo potencial kot skalabilne platforme za obdelavo kvantnih informacij. Eno najbolj znanih dosežkov je realizacija visoko zvestih enojnih in dvo-qubitnih vrat v sistemih kvantnih pik polprevodnikov. Na primer, raziskovalci so pokazali zvestobo enojnih qubitnih vrat, ki presega 99,9%, in dvo-qubitnih vrat, ki so presegla 98% v silicijevih kvantnih pikah, kar se približuje pragom, potrebnim za napak-odporne kvantne računalnike (Nature).

Še ena pomembna prelomnica je bila uspešna integracija več kvantnih pik v linearne in dvo-dimenzionalne nizove, kar omogoča izvedbo majhno-obsežnih kvantnih procesorjev. Nizi do devetih kvantnih pik so bili koherentno nadzorovani, z demonstracijami kvantnih algoritmov in protokolov popravljanja napak v teh sistemih (Science). Nadalje so napredki v inženiringu materialov in izdelavi naprav privedli do pomembnih izboljšav v koherenčnih časih qubitov, pri čemer so spin qubiti v izotopsko očiščenem siliciju pokazali koherenčne čase, ki presegajo eno sekundo (Nature).

Nedavni eksperiment je tudi dosegel hitri in visoko zvest povratni informacijski odčitek kvantnih pik qubitov, kar je ključni korak za skalabilne arhitekture. Integracija kvantnih pik s superprevodnimi resonatorji in senzorji naboja je omogočila hitro, enojno streljanje spin povratnega informacijske odčitko, kar še dodatno napreduje pri možnostih za obsežno kvantno računalništvo s kvantnimi pikami (Nature). Skupaj ti dosežki označujejo pomemben napredek k uresničitvi praktičnih kvantnih procesorjev na osnovi tehnologije kvantnih pik.

Primerjalna analiza: kvantne pike proti drugim tehnikam qubitov

Kvantno računalništvo s kvantnimi pikami je ena od več vodilnih pristopov k realizaciji praktičnih kvantnih računalnikov, pri čemer ima vsak svoj prednosti in izzive. V primerjavi s superprevodnimi qubiti, ki so trenutno najbolj zrela in široko sprejeta tehnologija, kvantne pike nudijo potencial za višjo gostoto integracije zaradi svoje nanoskale velikosti in združljivosti z ustanovljenimi tehnikami izdelave polprevodnikov. To bi lahko omogočilo skaliranje kvantnih procesorjev na milijone qubitov, kar je ključna zahteva za napak-odporno kvantno računalništvo. Kljub temu superprevodni qubiti trenutno koristijo hitrejše operacije vrat in bolj uveljavljene protokole za popravljanje napak, kar jim daje prednost v kratkoročnem IBM Quantum.

Kvantni qubiti v ujetih ionih, še ena izstopajoča tehnologija, so znani po svojih dolgih koherenčnih časih in visoko zvestih operacijah vrat. Medtem ko kvantne pike običajno prikazujejo krajše koherenčne čase zaradi interakcij s svojim okoljem trdne snovi, se potekajoče raziskave ukvarjajo s temi omejitvami preko naprednega inženiringa materialov in izboljšanih tehnik izolacije. Ujeti ioni pa se soočajo z izzivi skalabilnosti zaradi zapletenosti nadzora velikih števil ionov z laserskimi sistemi IonQ.

Spin qubiti v kvantnih pikah tudi nudijo prednost potencialne integracije s klasično elektroniko, kar odpira pot hibridnim kvantno-klasičnim sistemom na enem čipu. Nasprotno pa fotonski qubiti izstopajo v dolgodistancah kvantne komunikacije, vendar so manj primerni za gosto, on-chip kvantno računalništvo. Na splošno se kvantno računalništvo s kvantnimi pikami izstopa po svoji skalabilnosti in potencialu integracije, čeprav mora premagati koherenco in izzive nadzora, da se izenači glede na zmogljivost bolj zrelih tehnologij qubitov Nature Reviews Materials.

Izzivi skalabilnosti in integracije

Skalabilnost in integracija ostajajo pomembne ovire pri napredku kvantnega računalništva s kvantnimi pikami. Čeprav kvantne pike ponujajo obljubo kompaktnosti, trdnostne qubiti z potencialom za obsežno integracijo, več tehničnih izzivov ovira njihovo praktično uvajanje. Eden glavnih problemov je raznolika izdelava kvantnih pik, kar vodi do nehomogenosti v velikosti, obliki in elektronskih lastnostih. Te neenotnosti lahko povzročijo razlike v energijskih ravneh qubitov, kar otežuje izvajanje enotnih kontrolnih protokolov po velikih nizih Nature Reviews Materials.

Drug izziv je natančen nadzor in povezovanje več kvantnih pik. Dosego visoke zvestobe dvo-qubitnih vrat zahteva močno, nastavljivo povezanost med sosednjimi pikami, vendar preklapljanje in nenamerno povezovanje lahko znižata zmogljivost pri povečevanju sistema. Prav tako je integracija nizov kvantnih pik s klasično kontrolno elektroniko in kriogeno infrastrukturo kompleksna. Potreba po posameznih elektrodski vratih in linijah za povratništvo za vsak qubit povečuje kompleksnost ožičenja in toplotno obremenitev, kar lahko omeji število qubitov, ki jih je mogoče hkrati upravljati Nature.

Trud za reševanje teh izzivov vključuje razvoj skalabilnih tehnik izdelave, kot so napredna litografija in samoorganizacija, pa tudi večkanalne kontrolne in povratne sheme. Poleg tega so raziskave o materialih z zmanjšanim neredom in izboljšanimi koherenčnimi lastnostmi v teku. Premagovanje teh ovire skalabilnosti in integracije je bistvenega pomena za uresničitev polnega potenciala kvantnega računalništva s kvantnimi pikami v praktičnih, obsežnih kvantnih procesorjih Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo (NIST).

Potencialne aplikacije v računalništvu in zunaj njega

Kvantno računalništvo s kvantnimi pikami nosi pomembno obljubo za revolucioniranje številnih računalniških in tehnoloških domen. V računalništvu lahko kvantne pike – nanodelci polprevodnikov – služijo kot qubiti, osnovni enoti kvantnih informacij. Njihova skalabilnost, združljivost z obstoječimi tehnikami izdelave polprevodnikov in potencial za visoko zvestobo operacij jih delajo privlačne kandidate za gradnjo velikih kvantnih procesorjev. To bi lahko omogočilo učinkovito simulacijo kompleksnih kvantnih sistemov, optimizacijskih problemov in kriptografskih nalog, ki so za klasične računalnike neobvladljive IBM.

Poleg tradicionalnega računalništva bi lahko kvantne naprave na osnovi kvantnih pik vplivale na področja, kot so znanost o materialih, kemija in farmacevtski sektor. Kvantne simulacije z uporabo kvantnih pik bi lahko pospešile odkrivanje novih materialov in zdravil z modeliranjem molekularnih interakcij na neprimerljivi ravni podrobnosti Nature Reviews Materials. Pri varnih komunikacijah bi se lahko kvantni bitni kvantni pixi integrirali v kvantne mreže, kar bi omogočilo ultra-varno prenos podatkov preko protokolov distribucije kvantnih ključev ETSI.

Poleg tega bi kvantno računalništvo s kvantnimi pikami lahko napredovalo tehnologijo senzorjev. Senzorji na osnovi kvantnih pik bi dosegli izredne občutljivosti pri zaznavanju magnetnih in električnih polj, z možnimi aplikacijami v medicinski diagnostiki, okoljskem monitoringu ter osnovnem fizičnem raziskovanju Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo (NIST). Ko se raziskave napredujejo, bi lahko integracija kvantnega računalništva s kvantnimi pikami v različne sektorje privedla do transformativnih sprememb, ki bi odprle nove sposobnosti v znanosti in industriji.

Prihodnje smernice in raziskovalne priložnosti

Prihodnost kvantnega računalništva s kvantnimi pikami je zaznamovana z obetajočimi obljubami in zastrašujočimi izzivi. Ena od najbolj zanimivih raziskovalnih smeri je zasledovanje skalabilnih arhitektur. Trenutni napori se osredotočajo na integracijo velikih nizov kvantnih pik z natančnim nadzorom nad posameznimi qubiti in njihovimi interakcijami, kar je predpogoj za praktične kvantne procesorje. Napredek v nanofabrikaciji in znanosti o materialih naj bi igral ključno vlogo pri doseganju te skalabilnosti, ob teku noseči na institucijah, kot so Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo in IBM Quantum, ki spodbuja inovacije v enotnosti naprav in napakah.

Druga obetavna pot je razvoj robustnih protokolov za popravljanje napak, prilagojenih edinstvenim šumom okolij kvantnih sistemov. Raziskave so v teku, da se prilagodijo površinski kodi in drugim shemam popravljanja napak specifičnim strojno podlagam dekoherence, kot izpostavljajo nedavne študije iz Nature. Poleg tega se raziskujejo hibridni pristopi, ki kombinirajo kvantne pike z drugimi vrstami qubitov, kot so superprevodne vezja ali fotonske povezave, da se izkoristijo prednosti vsake tehnologije in premagajo posamezne omejitve.

Glede naprej bo bistvena meddisciplinarna sodelovanje. Napredek pri kvantnem računalništvu s kvantnimi pikami bo odvisen ne le od napredka kvantne fizike, temveč tudi od prebojev v inženiringu materialov, kriogeniki in klasični kontrolni elektroniki. Kakor se širijo mednarodna partnerstva in javno-zasebna partnerstva, se zdi, da je področje pripravljeno na hitro evolucijo, s potencialom za odklepanje novih računalniških paradigm in transformativnih aplikacij v kriptografiji, odkrivanju materialov in še več.

Zaključek: Pot naprej za kvantno računalništvo s kvantnimi pikami

Kvantno računalništvo s kvantnimi pikami stoji na odločilnem razpotju, saj so v zadnjem desetletju doseženi pomembni napredki in postaja jasna pot naprej za prihodnje napredke. Edinstvene prednosti kvantnih pik – kot so njihova skalabilnost, združljivost z obstoječimi tehnikami izdelave polprevodnikov in potencial za visoko zvestobo operacij qubitov – jih postavljajo kot obetavno platformo za realizacijo praktičnih kvantnih računalnikov. Kljub temu ostaja še vedno nekaj tehničnih izzivov, vključno z izboljšanjem koherenčnih časov qubitov, dosego zanesljivih operacij dvo-qubitnih vrat in integracijo velikih nizov kvantnih pik z natančnim nadzorom in mehanizmi povratnega informacijske odčitka.

Nedavni preboji v znanosti o materialih in inženiringu naprav so pokazali izvedljivost sistemov z več qubiti in protokolov za popravljanje napak znotraj arhitektur kvantnih pik. Zlasti so napredki v silicijevih kvantnih pikah pokazali izboljšano koherenco in zmanjšan šum, kar je to področje pripeljalo bliže kvantnemu računalništvu z odpornimi na napake Nature. Poleg tega mednarodna sodelovanja in povečana naložba tako iz javnega kot zasebnega sektorja pospešujejo tempo raziskav in razvoja Nacionalna fundacija za znanstvo.

Glede naprej bo integracija kvantnih pik z elektronsko kontrolno elektroniko, razvoj skalabilnih shem popravljanja napak ter raziskovanje hibridnih kvantnih sistemov ključni mejniki. Ko se ti izzivi rešujejo, je kvantno računalništvo s kvantnimi pikami pripravljeno igrati osrednjo vlogo v širšem kvantnem tehnološkem prostoru, kar lahko omogoči transformativne aplikacije v kriptografiji, znanosti o materialih in še več. Nadaljnje meddisciplinarno sodelovanje in trajno financiranje bosta ključna za uresničitev polnega potenciala te obetavne paradigme kvantnega računalništva.

Viri in reference

• Nature Reviews Materials
• Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo
• IBM Quantum
• IonQ
• Nacionalna fundacija za znanstvo