 |
| Pentas pengukuran berfrekuensi tinggi silikon qubit. (Sumber: UNSW) |
Atom-atom buatan yang baru dihasilkan di atas cip silikon mampu menjadi asas kepada perkomputeran kuantum.
Jurutera-jurutera di Australia telah menemui jalan untuk membuatkan atom-atom buatan menjadi lebih stabil dimana ianya mampu menghasilkan bit atau qubit kuantum yang lebih stabil. Qubit ialah unit asas untuk maklumat sistem kuantum.
Kajian berdasarkan hasil kerja kumpulan tersebut dimana mereka juga telah menghasilkan qubit pertama pada cip silikon yang berkemampuan memproses maklumat dengan 99 peratus ketepatan. Kini mereka telah menemui jalan untuk meminimakan kadar kesalahan yang disebabkan oleh ketidakjituan pada permukaan silikon.
"Apa yang mengembirakan kami mengenai kajian terkini ialah atom buatan dengan jumlah elektron yang tinggi nampaknya mempunyai qubit yang lebih berdayatahan daripada sangkaan sebelumnya, bermaksud ianya lebih berdayaharap digunakan untuk pengiraan dalam komputer kuantum," kata jurutera kuantum Andrew Dzurak dari Universiti New South Wales (UNSW), Australia.
"Ini amat penting kerana qubit yang berdasarkan hanya satu elektron tidak berdayaharap."
Dalam atom sebenar, elektron bergerak dalam 3 dimensi di sekeliling nukleus. Orbit 3 dimensi ini dipanggil cangkerang atau shell dan elemen yang berlainan mempunyai bilangan elektron yang berbeza.
Atom buatan - juga dikenali sebagai dot kuantum - ialah kristal semikonduktor pada saiz nano dengan ruang yang boleh memerangkap elektron-elektron dan menghadkan pergerakannya dalam 3 dimensi dan dipegang pada tempatnya dengan medan elektrik.
Kumpulan tersebut membuat atom dengan menggunakan pagar elektrod yang permukaannya logam untuk menghasilkan voltan kepada silikon dan ini menarik elektron yang berlebihan daripada silikon kepada dot kuantum.
"Dalam atom sebenar, terdapat caj positif di tengahnya, iaitu nukleus dan caj negatif elektron berada di sekelilingnya dalam orbit 3 dimensi," jelas ahli fizik solid state, Andre Saraiva dari UNSW.
"Sebaliknya pula dalam kes ini, caj positif datang dari pagar elektrod yang dipisahkan dari silikon oleh halangan silikon oksida yang bertebat dan kemudian elektron digantung di bawahnya dimana setiap elektron mengorbit di sekeliling tengah dot kuantum tersebut. Sebaliknya juga daripada membentuk sfera ianya disusun secara mendatar di dalam cakera."
Hidrogen, Lithium dan Sodium adalah elemen yang hanya mempunyai satu elektron dalam shell elektronnya. Ini ialah model yang digunakan untuk perkomputeran kuantum. Apabila kumpulan tersebut membuat atom buatan bersamaan dengan Hidrogen, Lithium dan Sodium, mereka boleh menggunakan satu elektron tersebut sebagai satu qubit, iaitu seumpama bit binari dalam versi kuantum.
Walau bagaimanapun, tidak seperti bit binari yang memproses maklumat dalam satu daripada dua keadaan (1 atau 0), satu qubit pula boleh dalam keadaan 1, 0 atau kedua-duanya sekali serentak - satu keadaan dipanggil posisi super atau superposition - berdasarkan keadaan pusingan mereka. Ini bermaksud mereka boleh melaksanakan perkomputeran selari berbanding melaksanakannya berturut-turut, membuatnya sebagai alat perkomputeran yang lebih berkuasa.
Inilah yang didemonstrasikan oleh kumpulan tersebut sebelum ini tetapi sistem tersebut tidaklah sempurna.
"Setakat ini, ketidaksempurnaan alat silikon pada tahap atomik telah menganggu cara kelakuan qubit, membawa kepada operasi yang tidak berdayaharap dan melakukan kesilapan," kata jurutera kuantum UNSW, Ross Leon.
Oleh itu, kumpulan tersebut menaikkan voltan pada pagar elektrod yang menyebabkan tarikan banyak elektron dan elektron-elektron ini seterusnya meniru atom berat yang mempunyai berbilang shell elektron. Dalam atom buatan, sepertimana juga atom asli, shell ini boleh dijangkakan dan tersusun dengan baik.
"Apabila elektron sama ada atom sebenar atau buatan membentuk shell, mereka akan susunkan kutub dalam arah berlawanan supaya jumlah pusingan sistem menjadi kosong, menjadikan ianya tidak berguna sebagai satu qubit. Tetapi apabila kami tambah satu lagi elektron untuk menghasilkan shell baru, elektron tambahan ini mempunyai pusingan yang kita boleh gunakan sebagai satu qubit lagi," kata Dzurak.
Set baru ini kelihatan dapat memgatasi kesilapan yang disebabkan oleh ketidaksempurnaan pada skala atomik dalam cip silikon.
"Hasil kerja terbaru kami menunjukkan kami dapat mengawal pusingan elektron pada luar shell dalam atom buatan untuk memberikan qubit yang berdayaharap dan stabil," kata Dzurak.
"Ini amat penting kerana ia bermakna kami sekarang boleh bekerja dengan qubit yang lebih kukuh. Satu elektron merupakan sesuatu yang amat rapuh. Walau bagaimanapun, satu atom buatan dengan 5 elektron atau 13 elektron adalah lebih kuat."
Kajian tersebut telah disiarkan dalam Nature Communicarions.
Sumber: Sciencealert.com
0 Ulasan