Forskare från Google och University of California Santa Barbara har tagit ett viktigt steg mot målet att bygga en storskalig kvantdator.

Skriver i tidningen Kvantvetenskap och teknik , de presenterar en ny process för att skapa supraledande sammankopplingar, som är kompatibla med befintlig supraledande qubit -teknik.

Loppet att utveckla den första storskaliga felkorrigerade kvantdatorn är extremt konkurrenskraftigt, och själva processen är komplex. Medan klassiska datorer kodar data till binära siffror (bitar) som finns i ett av två tillstånd, en kvantdator lagrar information i kvantbitar (qubits) som kan vara intrasslade med varandra och placeras i en superposition av båda tillstånden samtidigt.

Fångsten är att kvanttillstånd är extremt sköra, och all oönskad interaktion med den omgivande miljön kan förstöra denna kvantinformation. En av de största utmaningarna i skapandet av en storskalig kvantdator är hur man fysiskt skalar upp antalet qubits, medan de fortfarande kopplar styrsignaler till dem och bevarar dessa kvanttillstånd.

Huvudförfattaren Brooks Foxen, från UC Santa Barbara, sa:"Det finns många okända när det gäller att föreställa sig exakt hur den första storskaliga kvantdatorn kommer att se ut. I det superledande qubit -fältet, vi börjar just nu utforska system med 10s qubits medan det långsiktiga målet är att bygga en dator med miljontals qubits.

"Tidigare forskning har mestadels inneburit layouter där styrtrådar leds på ett enda metallskikt. Mer intressanta kretsar kräver förmåga att dra ledningar i tre dimensioner så att ledningar kan korsa varandra. Lösa detta problem utan att införa material som minskar kvaliteten på supraledande qubits är ett hett ämne, och flera grupper har nyligen visat möjliga lösningar. Vi tror att vår lösning, som är den första som tillhandahåller helt supraledande sammankopplingar med höga kritiska strömmar, erbjuder mest flexibilitet när det gäller att utforma andra aspekter av kvantkretsar. "

När supraledande qubit-teknik växer bortom endimensionella kedjor av närmaste granne kopplade qubits, storskaliga tvådimensionella matriser är ett naturligt nästa steg.

Prototypiska tvådimensionella matriser har byggts, men utmaningen med att styra ledningar och avläsningskretsar har, än så länge, förhindrade utvecklingen av high fidelity qubit -matriser i storlek 3x3 eller större.

Seniorförfattare professor John M Martinis, gemensamt utnämnd på både Google och UC Santa Barbara, sade:"För att möjliggöra utveckling av större qubit -matriser, vi har utvecklat en process för att tillverka helt supraledande sammankopplingar som är väsentligt kompatibla med våra befintliga, hifi, aluminium på kisel qubits.

"Denna tillverkningsprocess öppnar dörren till möjligheten att nära integrera två supraledande kretsar med varandra eller, som skulle vara önskvärt vid superledande qubits, den nära integrationen av en högkoherens qubit-enhet med en tät, flerlager, signal-routing-enhet. "