Suprajohteisiin perustuva kvanttitietokone
Suprajohteisiin perustuva kvanttitietokone on yksi mahdollinen kvanttitietokoneen fyysisistä toteutustavoista. Siinä valmistetaan nanotason suprajohtavia elektrodeja kytkettynä yhteen Josephsonin liitosten kautta[1]. Niitä on noin viisi eri luokkaa: varauskubitti, vuokubitti, faasikubitti, transmon ja unimon.
Taustaa
muokkaa1950-luvulla Dudley Buck kehitti suprajohteisiin perustuvaa tietokonetta, jota kutsuttiin nimellä cryotron. Idea cryotron tapaisista tietokoneista unohtui, mutta idea suprajohteiden käyttämisestä tietokoneiden rakentamisessa jäi elämään[2][3][4].
1970-luvulla suprajohteita pidettiin lupaavana tapana rakentaa tietokone[5][6][5]. Toiveet eivät toteutuneet[5]. Suprajohtavista tietokoneista kehittyi ajatus rakentaa suprajohtavia kvanttipisteitä, jotka on kytketty Josephsonin liitoksilla[5].
Monet suprajohtavan elektroniikan kehityskulut saivat alkunsa IBM:n merkittävistä panostuksista vuosina 1968–1983. Yhtiö pyrki luomaan suprajohtavia tietokonekomponentteja Josephson-liitoksiin perustuen. Vaikka projektin alussa suprajohtavan elektroniikan suorituskyky ennakoitiin selvästi paremmaksi kuin olemassa olevan piiteknologian, piimuistien kehitys nopeutui merkittävästi projektin 15 vuoden aikana. Tämä johti siihen, että vuonna 1983 ero menetelmien välillä oli käytännössä olematon, mikä teki uuden teknologian kehittämisestä epäedullista.[7][5]
Lähteet
muokkaa- ↑ Josephson effect. (Versio 16.00, Windows XP, 2000, 9x, Me, and NT) 2003 Grolier Multimedia Encyclopedia, Grolier Interactive Inc., 2002. ISBN: 0-439-6541-9 (virheellinen tarkistusnumero) (englanniksi)
- ↑ Buck, Dudley A.: The Cryotron-A Superconductive Computer Component. Proceedings of the IRE, Huhtikuu 1956, 44. vsk, nro 4, s. 482–493. doi:10.1109/JRPROC.1956.274927 ISSN 0096-8390 Tutkimus. (englanniksi)
- ↑ Brock, David C.: Dudley Buck's Forgotten Cryotron Computer IEEE Spectrum. 19.3.2014. Arkistoitu 3.3.2015. Viitattu 21.10.2015. (englanniksi)
- ↑ Lazlo, Solymar: ”16. Computer elements”, Superconductive Tunnelling and Applications, s. 244. Lontoo: Chapman and Hall, 1972. ISBN 0-412-10210-2 Finna:vaari.1613723 (englanniksi)
- ↑ a b c d e Brown, Julian: ”Kvanttipisteiden yhdistäminen”, ”7 Miten kvanttitietokone rakennetaan”, Kvanttitietokone, s. 271. (Minds, machines and the multiverse: The quest for the quantum computer, 2000) Suomentanut Kimmo Pietiläinen. Helsinki: Terra cognita, 2001. ISBN 952-5202-42-9
- ↑ Lazlo, Solymar: ”16. Computer elements”, Superconductive Tunnelling and Applications, s. 244, s. 244–255. (Kirjan luvussa käsitellään cryotron mallia ja siitä kehittyneitä Josephsonin liitoksiin pohjautuvia tietokoneita. Sivulla 255 tiivistetään näiden edut ja haitat) Suomentanut Kimmo Pietiläinen. Lontoo: Chapman and Hall, 1972. ISBN 0-412-10210-2 Finna:vaari.1613723 (englanniksi)
- ↑ Turton, Richard: ”10 Suprajohteet ja yksittäiset tunneloituvat elektronit (s. 195–215) & Loppusanat: tulevaisuuden laskeminen (s. 238–244)”, Kvanttipiste. (lainaus, s. 207-208: "Monet suprajohtavan elektroniikan kehityksistä syntyivät IBM-yhtiön vuosien 1968–1983 välisenä aikana tähän teknologiaan tekemän merkittävän panostuksen seurauksena. [...] Oli ilmeistä, että uuden ja potentiaalisesti ongelmallisen teknologian kehittämisessä ei ollut järkeä, kun se tarjosi vain marginaalisesti paremman suorituskyvyn kuin olemassa oleva teknologia.", lainaus, 241–242: "Toinen merkittävä yritys piin syrjäyttämiseksi oli yhden yrityksen erityisen rohkea teko. [...] Viidentoista vuoden kuluttua ja arviolta 300 miljardin dollarin kustannusten jälkeen projekti lakkautettiin. [...] Näistä tapauksista tunnistaa kaksi merkittävää uuden teknologian elektroniikassa väistämättä kohtaamaa ongelmaa. Ensinnäkin laiteprototyyppien muuttaminen erittäin tiheiksi, massatuotantoon soveltuviksi piireksi vaatii paljon aikaa ja rahaa, todennäköisesti enemmän kuin yhdellä yhtiöllä on käytössään.") Suomentanut Kimmo Pietiläinen. Art House, 1996. ISBN 951-884-208-6 Finna:eepos.177115
Kirjallisuutta
muokkaa- Stancil, Daniel D. & Byrd, Gregory T.: Principles of Superconducting Quantum Computers. John Wiley & Sons, 2022. ISBN 978-1-119-75072-7 Finna:jykdok.2120962 (englanniksi)
- Salari, Alan: Microwave Techniques in Superconducting Quantum Computers. (Unabridged edition) Boston: Artech House, 2024. ISBN 978-1-63081-987-3 (englanniksi)
- Zagoskin, Alexandre M.: Quantum Engineering: Theory and Design of Quantum Coherent Structures. Cambridge University Press, 2011. ISBN 978-0-521-11369-4 Finna:vaari.2739562 (englanniksi)
- Awan, Shakil & Kibble, Bryan P. & Schurr, Jürgen: Coaxial Electrical Circuits for Interference-Free Measurements. (Osa julkaisusarjaa: Electrical Measurement Series 13) Stevenage: The Institution of Engineering and Technology (IET), 2011. doi:10.1049/PBEL013E ISBN 978-1-84919-069-5 (englanniksi)
- Krylov, Gleb & Jabbari, Tahereh & Friedman, Eby G.: Single Flux Quantum Integrated Circuit Design. (Toinen, uudistettu laitos. Huomio: RSFQ (Rapid Single Flux Quantum) on teknologia, jota voidaan käyttää suprajohtavien kvanttitietokoneiden ohjauspiireinä. Tietyin reunaehdoin RSFQ voi täyttää kvanttitietokoneiden vaatimukset, mikäli se kehittyy tehokkaammaksi kuin CMOS-teknologia) Springer Cham, 2024. doi:10.1007/978-3-031-47475-0 ISBN 978-3-031-47474-3 (englanniksi)
- Kok, Pieter & Lovett, Brendon W.: Introduction to Optical Quantum Information Processing. Cambridge University Press, 2010. doi:10.1017/CBO9781139193658 ISBN 978-0-521-51914-4 Finna:vaari.2739555 (englanniksi)
- Van Duzer, Theodore & Turner, Charles W.: Principles of superconductive devices and circuits. 2 painos. Prentice Hall, 1999. ISBN 9780132627429 Finna:jykdok.2029218 (englanniksi)
- Solymar, Lazlo: Superconductive Tunnelling and Applications. Lontoo: Chapman and Hall, 1972. ISBN 0-412-10210-2 Finna:vaari.1613723 (englanniksi)
| Yleiset | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Kvanttiviestintä | |||||||||
| Kvanttialgoritmit | |||||||||
| Kvanttilaskennan monimutkaisuusteoria | |||||||||
| Kvanttilaskennan mallit | |||||||||
| Kvanttisuorittimien suorituskykyindikaattorit | Kvanttitilavuus | ||||||||
| Dekoherenssin ennaltaehkäisy | Kvanttivirheenkorjaus | ||||||||
| Fyysiset toteutustavat |
|