La collaboration de recherche entre l'UNSW et l'Université de Sydney a surmonté un obstacle fondamental à la construction d'ordinateurs quantiques en silicium, ouvrant la voie au développement ultérieur des machines à grande échelle.

Les deux groupes, dirigé par le professeur David Reilly à l'Université de Sydney et le professeur Andrew Dzurak à l'UNSW, ont démontré que l'État, ou valeur, d'un bit quantique (qubit) dans le silicium peut être lu d'une manière qui élimine le besoin d'avoir des capteurs de lecture à côté des qubits.

Le résultat est publié aujourd'hui dans Nature Nanotechnologie .

Le professeur Dzurak a déclaré :« Cet article a combiné l'utilisation d'une technique d'électrode à grille unique pour lire les informations - une méthode développée par le groupe de David Reilly en 2013 - avec l'exigence d'une lecture en une seule fois des qubits pouvant être fabriqués à l'aide d'une puce de silicium existante. technologie, une capacité que nous avons développée en 2014. Cette combinaison est très importante pour l'évolutivité."

Les qubits sont les éléments constitutifs des ordinateurs quantiques. Des milliards d'entre eux devront être construits dans des réseaux complexes avant que ces machines futuristes puissent être appliquées à la résolution des défis importants auxquels l'humanité est confrontée, y compris la conception de nouveaux médicaments ou l'aide au développement de l'apprentissage automatique. Cela pose des problèmes de conception complexes.

En supprimant le besoin de capteurs à lecture parallèle, le résultat commun permet une architecture de calcul beaucoup plus simple, ce qui signifie que beaucoup plus de qubits peuvent être construits les uns à côté des autres.

Le professeur Dzurak a déclaré que la démonstration de la lecture en une seule fois d'un qubit dans le silicium était un résultat dont le moment était venu.

"Quatre équipes de recherche à travers le monde ont développé des techniques de lecture très similaires dans le silicium essentiellement en même temps, le tout basé sur la technique à porte unique de David, " dit le professeur Dzurak. " Deux d'entre eux en Australie, un en France et un aux Pays-Bas."

« C'est un excellent résultat qui montre que la collaboration scientifique est essentielle pour parvenir à une tolérance aux pannes, ordinateur quantique universel, " dit le professeur Reilly, qui occupe un poste conjoint à l'Université de Sydney et est directeur du Microsoft Quantum Laboratory.

« Une telle machine ne sera pas construite dans un seul laboratoire ou un seul institut. Elle nécessitera une coopération à l'échelle mondiale, travailler avec certaines des plus grandes entreprises technologiques au monde."

Professeur Reilly, également chercheur en chef au Centre d'excellence de l'ARC pour les systèmes quantiques d'ingénierie, a déclaré:"Notre résultat est une preuve réelle que la masse critique de personnes à Sydney crée quelque chose de plus grand que la somme de ses parties. Ce n'est pas seulement une activité parallèle dans différentes institutions."

Professeur Dzurak, qui a dirigé le projet à l'UNSW, est directeur de l'Australian National Fabrication Facility (ANFF) à l'UNSW et chercheur en chef au Centre d'excellence de l'ARC pour le calcul quantique et la technologie de communication. Il a déclaré que Sydney possède l'un des écosystèmes de recherche quantique les plus puissants au monde.

"Je ne peux pas penser à une autre ville dans le monde avec autant de personnes faisant de l'informatique quantique, " a-t-il dit. " Nous avons des équipes à l'UNSW, Sydney, Macquarie et UTS travaillant sur l'ensemble du spectre :sur le matériel, contrôle quantique, la mesure quantique jusqu'au logiciel quantique. Tout est ici à Sydney."

Le professeur Reilly a déclaré que cette recherche se fait parallèlement à la commercialisation de la technologie.

"J'ai un poste chez Microsoft et Andrew dirige un projet avec Silicon Quantum Computing. En travaillant ensemble, nous montrons une forte collaboration académique aux côtés d'une économie quantique émergente, " il a dit.

Le professeur Dzurak a déclaré :« L'une des grandes choses à propos de ce résultat est qu'il a été élaboré par des personnes venant du monde entier à Sydney, attirés par le solide écosystème de la science quantique que nous avons construit ici. »

L'auteur principal de l'article et UNSW Ph.D. étudiant, Anderson Ouest, a déclaré:"J'ai été attiré par le travail avec le professeur Dzurak et son équipe des États-Unis, car j'ai été vraiment impressionné par ce qu'ils faisaient avec les qubits de silicium."

L'auteur correspondant, le Dr Bas Hensen, a rejoint l'UNSW en provenance des Pays-Bas, où il s'était déjà fait un nom en démontrant expérimentalement un principe fondamental de la mécanique quantique à l'aide de qubits intriqués dans le diamant. Il a déclaré:"Je souhaitais m'impliquer dans les qubits dans le silicium et UNSW était clairement l'endroit idéal pour cela."

Dr Alexis Jouan de l'Université de Sydney, qui a contribué à la recherche, est originaire de France où il a étudié les supraconducteurs bidimensionnels à haute fréquence. Il a déclaré :"Je suis très heureux d'être dans le groupe Reilly à Sydney, qui est l'un des meilleurs endroits pour continuer à explorer le monde quantique."