Även om kisel har varit det dominerande materialet för traditionell datoranvändning, undersöks och undersöks dess lämplighet för kvantberäkning fortfarande. Även om kisel har vissa fördelar, såsom dess väletablerade tillverkningsprocesser och infrastruktur, står det också inför flera utmaningar. Här är några viktiga överväganden angående användningen av kisel i kvantberäkningar:

Fördelar:

1. Mogna tillverkningsprocesser: Kisel är det mest använda materialet i halvledarindustrin och dess tillverkningsprocesser är väletablerade och mycket raffinerade. Detta kan potentiellt möjliggöra integration av kvantenheter med befintlig kiselbaserad teknologi.

2. Integration med CMOS: En av de främsta fördelarna med att använda kisel för kvantberäkningar är möjligheten att integrera kvantenheter med klassisk CMOS-teknik (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Denna integration skulle kunna möjliggöra utvecklingen av hybrid klassiska kvantsystem och ge bättre kontroll och avläsning av kvanttillstånd.

Utmaningar:

1. Materialfel och brus: Kisel, som är ett relativt rikligt grundämne, är utsatt för materialdefekter och föroreningar som kan introducera brus och dekoherens i kvantsystem. Dessa ofullkomligheter kan störa de känsliga kvanttillstånden och begränsa qubit-koherenstiderna, vilket är avgörande för att utföra tillförlitliga kvantoperationer.

2. Brist på inneboende spin-egenskaper: Till skillnad från vissa material som galliumarsenid (GaAs) eller vissa övergångsmetaller, saknar kisel starka inneboende spinnegenskaper. Det betyder att det är mer utmanande att skapa snurr i kisel som kan fungera som qubits. Spin qubits föredras ofta i kvantberäkning på grund av deras långa koherenstider och robusthet mot vissa typer av brus.

3. Begränsad skalbarhet: Även om kisel är ett väletablerat material, är det fortfarande en utmaning att skala upp kvantenheter till större qubit-tal. Närvaron av defekter och svårigheten att kontrollera qubits kan hindra skalbarheten hos kiselbaserade kvantsystem.

4. Gate Fidelity: Att uppnå högfientliga kvantoperationer, såsom enkel-qubit-grindar och två-qubit-entangling-grindar, är avgörande för kvantberäkning. Kiselbaserade qubits har ställts inför utmaningar när det gäller att uppnå gate fidelities jämförbara med andra qubit-plattformar.

Sammanfattningsvis, medan kisel erbjuder vissa fördelar, innebär det också betydande utmaningar för kvantberäkning. Pågående forskning och framsteg inom materialreningsteknik, defektteknik och nya enhetsarkitekturer syftar till att möta dessa utmaningar och utforska den fulla potentialen hos kisel för kvantberäkning. När området för kvantberäkning fortsätter att utvecklas, undersöks även andra material och plattformar för att tänja på gränserna för kvantinformationsbehandling.