Việc chế tạo các thiết bị lượng tử phức tạp vấp phải hạn chế là ở số lượng dây điện có trong các hệ thống đo lường tạo nên các thiết bị lượng tử. Thông thường, để kiểm soát 3 hoặc 4 chấm lượng tử cũng cần khoảng 20 dây (wire), là hạn chế của nhiều hệ thống. Trong nghiên cứu mới, các kỹ sư tại Đại học Cambridge (Anh) đã đưa ra môt phương pháp về nguyên tắc có thể kiểm soát 14 chấm lượng tử bằng 19 dây. Cải tiến này giúp hình thành những dãy thiết bị lượng tử có ích để mở rộng quy mô của máy tính lượng tử và hệ thống xử lý thông tin lượng tử.

Reuben K. Puddy, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Thiết kế của chúng tôi có thể tạo thuận lợi cho việc tính toán lượng tử và công nghệ tương lai khác. Thiết kế cho phép đo lường các thiết bị có độ phức tạp cao hơn”.

Kỹ thuật mới dựa vào công trình nghiên cứu trước đây sử dụng một bộ ghép kênh (chuyển tiếp một trong những tín hiệu đầu vào thành tín hiệu đầu ra duy nhất) để tăng số lượng các thiết bị lượng tử. Ở đây, các nhà nghiên cứu đã sử dụng bộ ghép kênh để “hãm” điện tích trên các điện cực của thiết bị cho phép một dây dẫn đóng vai trò như nhiều dây.

“Một thiết bị lượng tử cần các điện cực cổng có điện áp cố định để hoạt động” Puddy giải thích. “Thường mỗi điện cực được điều khiển trực tiếp bởi một nguồn điện áp được kết nối bằng một dây dẫn đến điện cực cổng. Bộ ghép kênh và hệ thống hãm điện tích cho phép chúng tôi sử dụng một nguồn điện áp duy nhất và dây dẫn để sạc nhiều điện cực cổng riêng biệt với điện áp mong muốn và hãm điện áp đó trên điện cực cổng trước khi nó di chuyển đến điện cực cổng tiếp theo. Do đó, một dây dẫn đóng vai trò như nhiều dây dẫn, do đó, có thể tạo nên các hình dạng lớn, phức tạp hơn”.

Phương pháp mới có thể áp dụng cho bất cứ hệ thống nào dù hệ thống đó có 20 dây hoặc 2.000 dây, bằng cách làm tăng số lượng các điện cực cổng tiện ích trên mỗi dây dẫn. “Ví dụ, 10 dây dẫn mang đến cho bạn 32 cổng, 20 dây cho 1.024 cổng” Puddy nói.

Lợi ích khác của việc giảm số lượng dây cần để chế tạo một số lượng cổng nhất định là giảm nhiệt. Giảm nhiệt là cần thiết cho các máy tính lượng tử đòi hỏi nhiệt độ hoạt động thấp, nhưng vẫn cần số lượng lớn dây dẫn do nhu cầu về các thiết bị sửa lỗi.

Nguồn: Tạp chí Khoa học và công nghệ