ฟูจิตสุ เปิดตัวร่างแรกของคอมพิวเตอร์ควอนตัมสปินเพชรแบบทำงานได้เป็นครั้งแรกในโลก

บริษัทยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยีญี่ปุ่น ฟูจิตสุ ได้พัฒนาร่างแรกของคอมพิวเตอร์ควอนตัมสปินเพชรแบบทำงานได้เป็นครั้งแรกในโลก โดยรวมศูนย์ว่างสนิท (SnV) เข้ากับวงจรรวมแสงฟิโตน ร่างใหม่นี้สามารถทำงานได้ที่ -456.9 องศาฟาเรนไฮต์ (-271.6 องศาเซลเซียส) ซึ่งสูงกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบซีพริ่งซิวที่ต้องการ -459.6 องศาฟาเรนไฮต์ (-273.13 องศาเซลเซียส) ประมาณ 2.8 องศาฟาเรนไฮต์ ฟูจิตสุ ระบุว่า เทคโนโลยีนี้สามารถใช้แสงเชื่อมต่อระหว่างโมดูลคำนวณต่างๆ เพื่อขับเคลื่อนการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทรงพลังยิ่งขึ้น บริษัทมีแผนที่จะสร้างร่างแบบหลายโมดูลของเพชรสปินในปี 2027 และมุ่งมั่นที่จะทำให้ควอนตัมคอมพิวติ้งเป็นที่นิยมภายในปี 2030

ตามแผนทางควอนตัมของฟูจิตสุ บริษัทมีแผนที่จะพัฒนาระบบ 250 บิตควอนตัมเชิงตรรกะภายในปีงบประมาณ 2030 และในปีงบประมาณ 2035 จะทำให้เป็นระบบ 1000 บิตควอนตัมเชิงตรรกะ ดร.คีส ไอย์เคล ผู้อำนวยการของ QuTech กล่าวว่า: "เรายินดีที่จะประกาศร่างคอมพิวเตอร์ควอนตัมสปินเพชรแบบนี้ ซึ่งเป็นผลลัพธ์ของความร่วมมือในการวิจัยระหว่างฟูจิตสุ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดลฟต์ และ QuTech ตั้งแต่ปี 2020"

เทคโนโลยีบิตควอนตัมใหม่

ร่างใหม่นี้พึ่งพาความความบกพร่องในโครงสร้างผลึกเพชร ซึ่งมีชื่อเล่นว่าศูนย์สี เพื่อสร้างบิตควอนตัม ระบบสปินเพชรมักพึ่งพาศูนย์ว่างไนโตรเจน (NV) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออะตอมไนโตรเจนแทนที่อะตอมคาร์บอนในโครงสร้างผลึกเพชรที่อยู่ติดกัน อย่างไรก็ตาม สำหรับระบบใหม่ นักวิศวกรเปลี่ยนไปใช้ศูนย์ว่างสนิท (SnV) โครงสร้างเหล่านี้ในผลึกเพชรมีอะตอมสนิทตั้งอยู่ระหว่างสองช่องว่าง ฟูจิตสุระบุว่า ความสมมาตรของโครงสร้างทำให้ศูนย์ SnV มีความภาคภูมิใจน้อยกว่าศูนย์ NV แบบดั้งเดิมต่อเสียงรบกวนจากภายนอก

นอกจากนี้ ความสว่างในการปล่อยแสงของศูนย์ SnV มีประมาณ 10 เท่าของศูนย์ NV ซึ่งอาจจะเพิ่มความสามารถในการเชื่อมต่อแบบออปติคล์ระหว่างโมดูลควอนตัมและช่วยให้การแก้ไขความผิดพลาดมีประสิทธิภาพมากขึ้น

คุณลักษณะของระบบสามารถรักษาความเสถียรภาพของสถานะควอนตัมและอนุญาตให้ใช้บิตควอนตัมทางกายภาพน้อยลงในการสร้างบิตควอนตัมเชิงตรรกะ (การใช้กลุ่มบิตควอนตัมทางกายภาพที่ทำตามข้อกำหนดของอัลกอริทึมควอนตัมในการทำควอนตัมคอมพิวติ้ง) ฟูจิตสุ เป็นผู้สร้างกระบวนการแรกที่จะใส่สนิทคุณภาพสูงลงในฐานเพชรและฐานออกไซด์อะลูมิเนียมและออกไซด์ซิลิกา ความหนาของเพชรลดลงจากหลายร้อยไมโครเมตรเหลือเพียงหลายร้อยนาโนเมตร เพื่อให้สามารถรวมเข้ากับชิปควอนตัม

แผนการควอนตัมคอมพิวติ้งในอนาคต

บริษัทยังได้สร้างวงจรรวมแสงฟิโตนที่รวมผลึกเพชรขนาดนาโนเมตรที่มีศูนย์ SnV เข้ากับคลื่นแสงออกไซด์อะลูมิเนียม ท้ายที่สุด ฟูจิตสุ สร้างระบบที่สามารถควบคุมบิตควอนตัมสปินเพชรผ่านคลื่นแสง คลื่นไมโครเวฟ และคลื่นความถี่วิทยุ ฟูจิตสุ ผู้อำนวยการทางเทคนิค Vivek Mahajan ในการประกาศกล่าวว่า: "วิธีสปินเพชรที่เราใช้ในร่างนี้ไม่เพียงแต่มีความสามารถในการขยายตัวที่ยอดเยี่ยม แต่ยังมีศักยภาพที่จะรวมเข้ากับคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบซีพริ่งซิว เพื่อขยายความสามารถของมัน และทำให้การคำนวณขนาดใหญ่ที่ซับซ้อนมากขึ้นเป็นไปได้"

อุปกรณ์นี้ได้ผ่านการทดสอบในสภาพแวดล้อมทดสอบผ่านแพลตฟอร์มควอนตัมผสมของฟูจิตสุ ตามที่บริษัทกล่าว ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องมีความรู้เฉพาะทางเพิ่มเติมในการควบคุมฮาร์ดแวร์ใหม่นี้ Mahajan ในการแถลงการณ์สรุปว่า: "ตามแผนทางของเรา มุ่งมั่นที่จะทำให้ระบบ 250 บิตควอนตัมเชิงตรรกะในปีงบประมาณ 2030 และในปีงบประมาณ 2035 จะทำให้เป็น 1000 บิตควอนตัมเชิงตรรกะ ฟูจิตสุ จะดำเนินการควอนตัมคอมพิวติ้งในทางปฏิบัติ ในการพัฒนาทั้งในด้านซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ ในขณะที่ใช้ข้อดีที่สำคัญของวิธีสปินเพชร รวมถึงความสูงของความแม่นยำและความสามารถในการเชื่อมต่อแบบออปติคล์"

รายการ	ข้อมูล
อุณหภูมิในการทำงาน	-456.9 องศาฟาเรนไฮต์ (-271.6 องศาเซลเซียส)
ศูนย์ว่างสนิท	อยู่ในโครงสร้างผลึกเพชร
ความสว่างในการปล่อยแสง	ประมาณ 10 เท่าของศูนย์ NV

ศักยภาพและความท้าทายของคอมพิวเตอร์ควอนตัมสปินเพชร

ร่างคอมพิวเตอร์ควอนตัมสปินเพชรของฟูจิตสุ เป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาทางเทคโนโลยีควอนตัม ผ่านการใช้ศูนย์ SnV ระบบนี้มีความเสถียรภาพและความสว่างในการปล่อยแสงที่ดีกว่าศูนย์ NV แบบดั้งเดิม ซึ่งสำคัญมากในการเพิ่มประสิทธิภาพของควอนตัมคอมพิวติ้ง นอกจากนี้ อุณหภูมิในการทำงานที่สูงขึ้นอาจทำให้ควอนตัมคอมพิวติ้งมีความเป็นไปได้ในทางปฏิบัติมากขึ้น อย่างไรก็ตาง ฟูจิตสุ ยังคงต้องเอาชนะความท้าทายทางเทคนิคเพื่อให้บรรลุเป้าหมายควอนตัมคอมพิวติ้งในปี 2030 และทำให้ระบบของมันสามารถรวมเข้ากับเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบซีพริ่งซิวที่มีอยู่