Calculatoarele cuantice tind să fie mașinării de dimensiunea unui frigider, dotate cu sisteme de control și răcire enorme. Această complexitate reprezintă un obstacol uriaș în calea creșterii puterii procesorului pentru a aborda problemele mai grele. Totuși, cercetătorii au reușit să utilizeze o teorie, care există de zeci de ani, pentru simplificarea procesoarelor cuantice pe bază de siliciu. Această realizare ar putea deschide calea către dezvoltarea unor dispozitive mult mai puternice.
Majoritatea computerelor cuantice actuale necesită un fir de control pentru fiecare qubit existent pe un procesor. Acesta este utilizat pentru a schimba direcția de rotație a qubiților sau starea datelor prin utilizarea unor semnale oscilante de înaltă frecvență. Fiecare dintre aceste fire este conectat la propria sursă de microunde, denumită cavitate, iar fiecare fir trebuie să ajungă în interiorul computerului supra-răcit.
Totuși, aceste fire de control generează căldură, care trebuie să fie disipată. Pentru a realiza acest lucru, dimensiunea fizică a fiecărui qubit trebuie să fie mai mare.
„Aceste circuite nanoelectronice sensibile sunt utilizate pentru a măsura deplasările fiecărui electron. Ele sunt plasate într-o cavitate mare cu microunde, iar asupra lor acționează mai multe câmpuri electrice, lucru care nu este ideal”, a declarat Jarryd Pla din cadrul Universității din New South Wales, Australia.
O teorie sugerează că, în teorie, o singură sursă de microunde, mai puțin perturbatoare, poate controla toți qubiții de pe întregul procesor. În prezent, Pla și colegii săi au demonstrat acest lucru în practică. În loc să trimită semnale direct către fiecare qubit după cum este necesar, qubiții sunt aduși în și din stare de rezonanță cu acest semnal unic. În mod crucial, echipamentul necesar pentru schimbarea rezonanței există deja în cadrul componentelor logice ale qubiților, ceea ce înseamnă că această abordare va conduce la realizarea unor procesoare mult mai puțin complexe.
Pla este de părere că această tehnologie ar putea simplifica masiv computerele cuantice actuale.
Computerele cuantice de ultimă generație, precum procesorul Sycamore fabricat de către compania Google, au în componență doar câțiva zeci de qubiți. Totuși, sistemele practice și utile vor necesita implementarea miilor sau milioanelor de qubiți.
La fel ca și cipurile de siliciu utilizate în cadrul computerelor clasice, calculatoarele cuantice pe bază siliciu, precum cel folosit de Pla și echipa sa, utilizează tehnologia standard CMOS. Odată ce sistemele de control auxiliare vor fi rafinate, acestea ar putea fi scalate mult mai rapid.
