Qudits: อนาคตที่แท้จริงของคอมพิวเตอร์ควอนตัม?
แทนที่จะสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมโดยอิงจาก qubits ซึ่งแต่ละอันสามารถเลือกใช้ได้เพียงสองตัวเลือกเท่านั้น ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาไมโครชิปที่สามารถสร้าง “qudits” ที่แต่ละคนสามารถสันนิษฐานได้ 10 สถานะขึ้นไป ซึ่งอาจเปิดทางใหม่ในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทรงพลังอย่างเหลือเชื่อ มีการศึกษาใหม่พบว่า
คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกจะสลับเปิดหรือปิดทรานซิสเตอร์เพื่อแสดงข้อมูลเป็นหนึ่งและศูนย์ ในทางตรงกันข้ามคอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้ควอนตัมบิตหรือคิวบิต เนื่องจากลักษณะที่แปลกประหลาดของฟิสิกส์ควอนตัม สามารถอยู่ในสถานะ ซ้อนทับกัน โดยที่พวกมันทำหน้าที่เป็นทั้ง 1 และ 0 พร้อมกัน
การซ้อนทับที่ qubits สามารถใช้ช่วยให้แต่ละคำช่วยทำการคำนวณสองครั้งในครั้งเดียว ถ้าสอง qubits มีการเชื่อมโยงทางควอนตัมกลไกหรือ พัวพันพวกเขาสามารถช่วยทำการคำนวณสี่ครั้งพร้อมกัน สาม qubits แปดการคำนวณ; และอื่นๆ เป็นผลให้ คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มี 300 qubits สามารถคำนวณได้มากกว่าในทันทีกว่าที่มีอะตอมในจักรวาลที่รู้จัก แก้ปัญหาบางอย่างได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกมาก อย่างไรก็ตาม การซ้อนทับกันมีความเปราะบางเป็นพิเศษ ทำให้ยากต่อการทำงานกับหลาย qubits
ความพยายามส่วนใหญ่ในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้งานได้จริงนั้นอาศัยอนุภาคที่ทำหน้าที่เป็นคิวบิต อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ทราบมานานแล้วว่าโดยหลักการแล้วพวกเขาสามารถใช้ qudits ที่มีสถานะมากกว่าสองสถานะพร้อมกันได้ โดยหลักการแล้ว คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีควิดิต 32 สถานะสองตัว จะสามารถดำเนินการได้มากถึง 10 คิวบิต ในขณะที่ข้ามความท้าทายที่มาพร้อมกับการทำงานกับ 10 คิวบิตร่วมกัน
ตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างไมโครชิปเป็นครั้งแรกที่สามารถสร้าง qudits ที่พันกันสองอัน แต่ละอันมีสถานะ 10 สถานะ รวมเป็น 100 มิติ มากกว่าที่คิวบิตที่พันกันหกตัวจะสร้างได้ Michael Kues ผู้ร่วมวิจัยนำการศึกษา นักวิจัยด้านควอนตัมออปติกที่สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์แห่งชาติของแคนาดา หรือ INRS ซึ่งเป็นตัวย่อภาษาฝรั่งเศส ในเมืองวาเรนส์ รัฐควิเบกกล่าวว่า “ขณะนี้เราประสบความสำเร็จในการสร้างสถานะควอนตัมมิติที่มีขนาดกะทัดรัดและใช้งานง่าย” .
นักวิจัยพัฒนาโทนิคชิปประดิษฐ์โดยใช้เทคนิคคล้ายกับที่ใช้สำหรับวงจรรวม เลเซอร์ยิงแสงเป็นพัลส์เข้าไปในเครื่องสะท้อนเสียงขนาดเล็กซึ่งเป็นวงกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 270 ไมโครเมตรที่สลักไว้บนแก้วซิลิกา ซึ่งจะปล่อยโฟตอนคู่พันกัน โฟตอนแต่ละตัวอยู่ในตำแหน่งทับซ้อนของความยาวคลื่นหรือสีที่เป็นไปได้ 10 แบบ
” ยกตัวอย่างเช่น โฟตอนมิติสูงอาจเป็นสีแดง เหลือง เขียว และน้ำเงิน แม้ว่าโฟตอนที่ใช้ในที่นี้จะอยู่ในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรด” Kues กล่าว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โฟตอนหนึ่งจากแต่ละคู่ขยายความยาวคลื่นตั้งแต่ 1534 ถึง 1550 นาโนเมตร ในขณะที่อีกโฟตอนมีความยาวตั้งแต่ 1550 ถึง 1566 นาโนเมตร
นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถจัดการกับโฟตอนที่พันกันเหล่านี้ได้โดยใช้ส่วนประกอบโทรคมนาคมนอกชั้นวางเชิงพาณิชย์ Joseph Lukens นักวิจัยด้านทัศนศาสตร์ควอนตัมแห่ง Oak Ridge National Laboratory ในรัฐเทนเนสซี กล่าวว่า “ความสามารถพื้นฐานที่พวกเขาแสดงให้เห็นคือสิ่งที่คุณต้องใช้ในการคำนวณควอนตัมสากล” “มันเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นมาก”
“สิ่งที่ฉันคิดว่าน่าทึ่งเกี่ยวกับระบบของเราก็คือ มันสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้ส่วนประกอบที่ออกสู่ตลาด ในขณะที่เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ควอนตัมอื่นๆ ต้องการไครโอเจนิกส์ที่ล้ำสมัย ตัวนำยิ่งยวดที่ล้ำสมัย แม่เหล็กแห่งศิลปะ”
นอกจากนี้ เมื่อส่งโฟตอนที่พันกันผ่านระบบโทรคมนาคมใยแก้วนำแสงความยาว 24.2 กิโลเมตร นักวิจัยพบว่าการพัวพันนั้นได้รับการเก็บรักษาไว้เป็นระยะทางไกล นักวิจัยกล่าวว่าสิ่งนี้สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์สำหรับแอปพลิเคชันการสื่อสารควอนตัมที่ไม่สามารถแฮ็กได้
“สิ่งที่ฉันคิดว่าน่าทึ่งเกี่ยวกับระบบของเราก็คือ มันสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้ส่วนประกอบที่ออกสู่ตลาด ในขณะที่เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ควอนตัมอื่นๆ ต้องการไครโอเจนิกส์ที่ล้ำสมัย ตัวนำยิ่งยวดที่ล้ำสมัย แม่เหล็กแห่งศิลปะ” Roberto Morandottiผู้ร่วมวิจัยอาวุโสด้านการศึกษา นักฟิสิกส์จาก INRS ใน Varennes กล่าว “ความจริงที่ว่าเราใช้ส่วนประกอบโทรคมนาคมพื้นฐานในการเข้าถึงและควบคุมรัฐเหล่านี้ หมายความว่านักวิจัยจำนวนมากสามารถสำรวจพื้นที่นี้ได้เช่นกัน”
นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตว่าส่วนประกอบที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบันสามารถสร้างควิดิต 96 สถานะที่พัวพันพัวพันกันได้ ซึ่งสอดคล้องกับขนาดที่มากกว่า 13 คิวบิต “ตามหลักการแล้ว ฉันยังไม่เห็นขีดจำกัดของจำนวนควิดิทในตอนนี้” ลูเคนส์จากโอ๊คริดจ์กล่าว “ฉันคิดว่าระบบขนาด 96 x 96 มิตินั้นค่อนข้างสมเหตุสมผลและสามารถทำได้ในอนาคตอันใกล้นี้”
แต่เขาเสริมว่าส่วนประกอบหลายอย่างของการทดลองไม่ได้อยู่บนไมโครชิป เช่น ตัวกรองที่ตั้งโปรแกรมได้และตัวปรับเฟส ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียโฟตอน Kues กล่าวว่าการรวมส่วนประกอบดังกล่าวกับชิปที่เหลือและการปรับให้เหมาะสมของไมโครริงเรโซเนเตอร์ จะช่วยลดการสูญเสียดังกล่าวเพื่อให้ระบบใช้งานได้จริงมากขึ้น
“ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ต่อไปที่เราจะต้องแก้ไขคือการใช้ระบบของเราสำหรับการคำนวณควอนตัมและแอปพลิเคชันการสื่อสารควอนตัม” Kues กล่าว “แม้ว่าจะต้องใช้เวลาอีกหลายปี แต่ก็เป็นขั้นตอนสุดท้ายที่จำเป็นในการบรรลุระบบที่สามารถทำงานได้ดีกว่าคอมพิวเตอร์และการสื่อสารแบบคลาสสิก”
นักวิทยาศาสตร์ให้รายละเอียดการค้นพบของพวกเขาในวารสารNatureฉบับล่าสุด
สิ่งที่จำเป็นสำหรับเครือข่ายควอนตัมและคอมพิวเตอร์ควอนตัมคือสิ่งที่เรียกว่าบิตควอนตัมหรือ qubitซึ่งจะแทนที่บิตดั้งเดิมที่จัดเก็บหรือส่งในคอมพิวเตอร์และเครือข่ายออปติคัลในปัจจุบัน ประกอบด้วยไอออนที่มีอิเลคตรอนที่ไม่มีคู่ซึ่งมีสถานะการหมุนสองสถานะ—ขึ้นหรือลง หรือเป็น 0 และ 1 ในระบบเลขฐานสอง แต่ภายใต้เงื่อนไขบางประการ qubits เหล่านี้สามารถถูกทำให้มีทั้งสถานะ 0 และ 1 พร้อมกัน—สถานะควอนตัม
ปัญหาหนึ่งที่นักวิจัยเผชิญในการรวม qubits ในเครือข่ายออปติคัลคือการทำให้โฟตอนมีปฏิสัมพันธ์อย่างรุนแรงกับ qubits ในอุปกรณ์โซลิดสเตต จุดมุ่งหมายคือการพัฒนาบางสิ่งที่คล้ายกับโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าออปติกที่ใช้สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์เพื่อปรับคุณสมบัติของแสงในเครือข่ายออปติคัลในปัจจุบัน
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ได้พัฒนาการออกแบบใหม่ที่อาจบรรลุเป้าหมายดังกล่าวโดย ” การรวมการดักจับแสงของผลึกโฟโตนิกเข้ากับการดักจับอิเล็กตรอนของจุดควอนตัม ”
ในระหว่างการวิจัยที่อธิบายไว้ในวารสารNature Nanotechnologyนักวิจัยได้สร้างอุปกรณ์ตามแนวคิดที่มีทฤษฎีว่าโพรงนาโนโฟโตนิกหรือท่อนำคลื่นสามารถนำโฟตอนและคิวบิตมารวมกันในอุปกรณ์โซลิดสเตต การเปลี่ยนเฟสควอนตัมที่นักวิจัยในรัฐแมรี่แลนด์ได้พัฒนาขึ้นโดยอาศัยแนวคิดนี้สามารถปรับเปลี่ยนโพลาไรเซชันของโฟตอนที่สัมผัสกับการหมุนของอิเล็กตรอนที่ติดอยู่ในโพรง สิ่งนี้ทำได้โดยการสร้างคริสตัลโฟโตนิกที่มีโพรงที่มีจุดควอนตัมติดอยู่และสามารถดึงดูดความยาวคลื่นของแสงได้
“แพลตฟอร์มของเรามีข้อดีหลักสองประการจากงานก่อนหน้านี้” Shuo Sun ผู้เขียนบทความคนแรกกล่าวในการแถลงข่าว “ประการแรกคือ qubit อิเล็กทรอนิกส์ถูกรวมเข้ากับชิป ซึ่งทำให้วิธีการปรับขนาดได้มาก ประการที่สองคือปฏิกิริยาระหว่างแสงกับสสารนั้นรวดเร็ว เกิดขึ้นได้ในเวลาเพียงหนึ่งล้านล้านวินาที—เร็วกว่าการศึกษาครั้งก่อน 1,000 เท่า”
เพื่อสร้างสวิตช์ดังกล่าว นักวิจัยเริ่มต้นด้วย ผลึกโฟโตนิก ซึ่งมีคุณสมบัติเด่นในการดักแสงอยู่แล้ว นักวิจัยได้รวบรวมผลึกโฟโตนิกเหล่านี้โดยวางวัสดุเซมิคอนดักเตอร์บาง ๆ ทับกัน จากนั้นเจาะรูลงในวัสดุตามรูปแบบตาราง
ที่นักวิจัยเบี่ยงเบนจากบรรทัดฐานของผลึกโฟโตนิกเหล่านี้โดยเจตนาปล่อยให้พื้นที่ของรูปแบบกริดไม่ได้เจาะ สิ่งนี้ทำให้เกิดข้อบกพร่องในผลึกที่ทำหน้าที่เหมือนโพรงหรือรู ซึ่งโฟตอนที่มีพลังงานบางประเภทเท่านั้น—ในกรณีนี้คือโฟตอนอินฟราเรด—สามารถเข้าหรือออกได้
จากนั้นพวกเขาก็ฝังจุดควอนตัมเข้าไปในโพรงนั้น จุดควอนตัมทำตัวเหมือนอะตอมเทียม ดังนั้นในกรณีนี้นักวิจัยที่ใช้จุดควอนตัมกับอิเล็กตรอนที่โคจรรอบเดียวมันไม่ได้แตกต่างจากไอออน
เมื่อจุดควอนตัมฝังอยู่ในโพรงของผลึกโฟโตนิก ความถี่เรโซแนนซ์ของจุดควอนตัมจะต้องตรงกับพลังงานของโฟตอน ซึ่งในกรณีนี้คืออินฟราเรด ด้วยจุดทางวิศวกรรมที่เปล่งแสงที่ความถี่แสงต่างกัน ทำให้สามารถปรับความยาวคลื่นที่อุปกรณ์ทำงาน
เมื่อโฟตอนและจุดควอนตัมที่ตรงกันเริ่มมีปฏิสัมพันธ์กัน การหมุนของอิเล็กตรอนจะปรับเปลี่ยนโพลาไรเซชันของโฟตอน สนามแม่เหล็กถูกนำไปใช้กับจุดควอนตัมเพื่อเปลี่ยนการหมุนของอิเล็กตรอนเป็นขึ้นหรือลง จากนั้นจึงใช้เทคนิคที่เรียกว่าการปั๊มด้วยแสงเพื่อทำให้การหมุนเย็นลงเพื่อให้ชี้ไปตามทิศทางของสนามแม่เหล็ก ด้วยวิธีนี้ คุณจะสามารถควบคุมทิศทางการหมุนของสปินได้โดยใช้พัลส์ออปติคัลที่รวดเร็ว
“สวิทช์ที่เราสร้างขึ้นสามารถใช้เป็นกลุ่มอาคารพื้นฐานที่จะทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมและเครือข่ายควอนตัม” เอโดะ WAKS หนึ่งของผู้เขียนกระดาษกล่าวในการให้สัมภาษณ์อีเมลที่มีมาตรฐาน IEEE Spectrum “มันมีบทบาทคล้ายกันมากกับทรานซิสเตอร์ไฟฟ้าในคอมพิวเตอร์ทั่วไป”
ทีมวิจัยกล่าวว่ากำลังดำเนินการปรับขนาดระบบให้เป็นสวิตช์ควอนตัมหลายตัวเพื่อดำเนินการคำนวณควอนตัมที่ซับซ้อนมากขึ้น
Waks กล่าวเสริม: “เรากำลังดำเนินการเพื่อพัฒนาอุปกรณ์ที่ทำงานที่ความยาวคลื่นโทรคมนาคม เพื่อให้เราสามารถจัดการและพัวพันโฟตอนที่มีความยาวคลื่นที่ถูกต้องสำหรับการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก”
นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างทรานซิสเตอร์ที่มีตัวนำยิ่งยวดซึ่งสร้างตัวนำยิ่งยวดแม้ภายใต้สนามแม่เหล็กอันทรงพลังที่ปกติจะทำลายผลกระทบ
นักวิจัยกล่าวว่าการค้นพบนี้อาจนำไปสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นและเซ็นเซอร์แม่เหล็กที่มีความไวสูงเป็นพิเศษซึ่งสามารถทำงานได้แม้ในสนามแม่เหล็กที่สูงมาก
ตัวนำยิ่งยวดนำไฟฟ้าโดยไม่สูญเสียพลังงาน Su perconductivity ขึ้นอยู่กับอิเล็กตรอนที่ไม่ขับไล่กันเหมือนที่ทำในวัสดุธรรมดา แต่จะสร้างดูโอที่มีพันธะอ่อนๆ ที่เรียกว่าคูเปอร์คูเปอร์ ซึ่งสามารถไหลได้โดยไม่มีความต้านทาน
ความเป็นตัวนำยิ่งยวดจะหายไปเมื่อใดก็ตามที่มีสิ่งรบกวนคู่คูเปอร์ เช่น การกระแทกจากอะตอม ซึ่งหมายความว่าโดยทั่วไปแล้วตัวนำยิ่งยวดจะหายไปที่อุณหภูมิสูงและภายใต้สนามแม่เหล็กสูง
ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์พบว่าโมลิบดีนัม ซัลไฟด์ซึ่งเป็นสารหล่อลื่นแห้งทั่วไป ยังคงเป็นตัวนำยิ่งยวดแม้ภายใต้สนามแม่เหล็กภายนอกที่แรงถึง 37.5 เทสลา เมื่อเทียบกับแม่เหล็กในเครื่อง MRI ทางการแพทย์สามารถเข้าถึง 3 เทสลาที่แข็งแกร่ง
นักวิจัยได้ทดลองกับทรานซิสเตอร์โมลิบดีนัมซัลไฟด์ที่เย็นลงถึง 12 เคลวินหรือน้อยกว่า ความเป็นตัวนำยิ่งยวดสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดในสะเก็ดโมลิบดีนัมซัลไฟด์บางๆ ได้โดยการใช้สนามไฟฟ้า
นักวิทยาศาสตร์พบว่าเมื่อโมลิบดีนัมซัลไฟด์กลายเป็นตัวนำยิ่งยวด โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของมันจะสร้างสนามแม่เหล็กที่มีความแข็งแรงประมาณ 100 เทสลา สนามภายในนี้สามารถป้องกันคู่อิเล็กตรอนของตัวนำยิ่งยวดจากสนามแม่เหล็กภายนอกที่อ่อนแอกว่า
Justin Yeผู้ร่วมวิจัยด้านการศึกษานักฟิสิกส์จาก University of Groningen ในเนเธอร์แลนด์กล่าวว่า “เราได้พบสถานะตัวนำยิ่งยวดที่ทนทานต่อสนามแม่เหล็กมาก
ความเป็นตัวนำยิ่งยวดเป็นกุญแจสำคัญในเซ็นเซอร์แม่เหล็กที่มีความไวสูงเป็นพิเศษที่เรียกว่าอุปกรณ์รบกวนควอนตัมตัวนำยิ่งยวดหรือSQUIDซึ่งใช้ในการใช้งานต่างๆ เช่น การวิเคราะห์การทำงานของสมอง ภาพทางการแพทย์ และการสำรวจน้ำมัน การค้นพบใหม่เหล่านี้ในวันหนึ่งอาจนำไปสู่ปลาหมึกที่สามารถทำงานได้แม้ในสนามแม่เหล็กอันทรงพลัง Ye กล่าว
การใช้ตัวนำยิ่งยวดที่ต้านทานแม่เหล็กอีกแบบหนึ่งอาจเป็นการคำนวณควอนตัม Ye กล่าว คู่อิเล็กตรอนในตัวนำยิ่งยวดสามารถสร้างอนุภาคควอซิเพิลที่รู้จักกันในชื่อMajorana fermionsซึ่งในทางทฤษฎีแล้วสามารถเข้ารหัสข้อมูลในลักษณะที่ไม่ถูกรบกวนโดยง่ายจากความผันผวนของความร้อน ซึ่งแตกต่างจากระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบัน ตัวนำยิ่งยวดที่ต้านทานแม่เหล็กสามารถทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมดังกล่าวแข็งแกร่งยิ่งขึ้น
Ye ตั้งข้อสังเกตว่าโมลิบดีนัมซัลไฟด์อยู่ในกลุ่มของวัสดุที่เรียกว่าt ransition metal dichalcogenides (TMD) ซึ่งส่วนใหญ่เป็นตัวนำยิ่งยวด ตอนนี้เขาและเพื่อนร่วมงานจะวิเคราะห์ TMD อื่นๆ และดูว่าตัวนำยิ่งยวดของพวกมันแข็งแกร่งพอๆ กันกับสนามแม่เหล็กภายนอกหรือไม่
นักวิทยาศาสตร์รายละเอียดผลการวิจัยของพวกเขาออนไลน์ 12 พฤศจิกายนในวารสารวิทยาศาสตร์
Qubits มีหลายรสชาติ: อะตอมที่ถูกระงับด้วยลำแสงเลเซอร์, โฟตอนที่ติดอยู่ในโพรงไมโครเวฟ, วงแหวนตัวนำยิ่งยวดซึ่งกระแสสามารถไหลในสองทิศทางพร้อมกัน David DiVincenzo (นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่ RWTH Aachen University ในเยอรมนี เพิ่ง สัมภาษณ์ โดยSpectrum ) และDaniel Lossเสนอในปี 1998 โดยใช้สถานะการหมุนของอิเล็กตรอนที่ติดอยู่ในจุดควอนตัมเพื่อเก็บควอนตัมบิต และหลายคนมองว่านี่เป็นแนวทางที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับควอนตัม คอมพิวเตอร์
เมื่อสัปดาห์ที่แล้วนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนิวเซาธ์เวลส์ (UNSW) ในเมืองซิดนีย์ ประเทศออสเตรเลียรายงานในวารสาร Nature ว่าอิเล็กตรอนที่ติดอยู่ดังกล่าวสามารถรวมเข้ากับเทคโนโลยี CMOS ที่มีอยู่ได้ และอาจเป็นไปได้ที่จะสร้างชิปคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถเก็บได้หลายพัน หรือแม้แต่ qubits นับล้านบนชิปโปรเซสเซอร์ซิลิคอนตัวเดียว
นักวิทยาศาสตร์ของ UNSW ได้จดสิทธิบัตรการออกแบบสำหรับชิปควอนตัมเต็มรูปแบบที่จะบรรจุซิลิกอนคิวบิตได้หลายล้านตัว
ในการคำนวณทั่วไป การดำเนินการลอจิก NAND นั้นพิเศษ เนื่องจากคุณสามารถสร้างเกทลอจิกบูลีนอื่นๆ ได้จากการรวมกันของ NAND นักวิจัยของ UNSW ได้สร้างเกทพื้นฐานของการคำนวณควอนตัมขึ้นเป็นครั้งแรก นั่นคือ เกท NOT หรือ CNOT ที่ควบคุม ขึ้นอยู่กับสถานะของการควบคุม qubit ประตู CNOT เปลี่ยนการหมุน “ขึ้น” เป็นการหมุน “ลง” และในทางกลับกัน Andrew Dzurakกล่าวว่า “นี่เป็นการคำนวณขั้นพื้นฐานที่สุดที่เราสามารถทำได้ระหว่างสอง qubits สิ่งที่เราทำนั้นเทียบเท่ากับเกต NAND ซึ่งเป็นตรรกะดิจิทัลแบบคลาสสิก” นักฟิสิกส์เซมิคอนดักเตอร์ที่ UNSW ซึ่งเป็นผู้นำกลุ่มวิจัย การคำนวณทั้งหมดในคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกนั้นใช้วงจรที่ประกอบขึ้นจากเกท CNOT Dzurak อธิบาย “การคำนวณควอนตัมทุกครั้งสามารถสร้างขึ้นจากการรวมกันของเกตหนึ่งและสองคิวบิต” เขากล่าว
อุปกรณ์ของ UNSW เก็บอิเล็กตรอนสองตัว ห่างกันประมาณ 100 นาโนเมตร ติดอยู่ในชั้นของซิลิคอน นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างqubits เดี่ยวในซิลิกอน ซึ่งประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่ติดอยู่ซึ่งสามารถควบคุมการหมุนได้ อย่างไรก็ตาม ประตูควอนตัม CNOT ประกอบด้วยสอง qubits ที่พันกัน โดยการหมุนใน qubit หนึ่งจะควบคุมการหมุนในอีก qubit