В мире квантовых вычислений продолжают появляться новые технологии создания кубитов. На этой неделе сразу несколько компаний и исследовательских групп представили свои разработки, расширяя спектр возможных подходов к построению квантовых процессоров. Среди них — квантовые точки, управляемые без микроволн, и алмазные дефекты, работающие при комнатной температуре.
Квантовые точки от HRL Laboratories
Компания HRL Laboratories, наследница исследовательской программы Говарда Хьюза, опубликовала в Nature статью о новом способе управления кубитами на основе квантовых точек. В отличие от традиционных методов, использующих микроволны для контроля спинов электронов, HRL предлагает полностью электронное управление.
Технология основана на трех квантовых точках, каждая из которых удерживает один электрон. Взаимодействие между спинами этих электронов контролируется с помощью окружающей электроники, что позволяет выполнять операции без микроволнового излучения. Это упрощает конструкцию и устраняет необходимость в большом количестве микроволновых кабелей внутри криогенной системы.
Система HRL включает 18 кубитов и контроллер, работающий при промежуточной температуре. Контроллер потребляет менее 3,5 ватт и изготовлен по 130-нм техпроцессу. Инструкции для кубитов компилируются отдельно и загружаются в контроллер, после чего он работает автономно. Связь с чипом кубитов осуществляется через сверхпроводящий ленточный кабель.
В ходе испытаний HRL запустила простой код коррекции ошибок и достигла логической ошибки менее 1%. Это важный результат, показывающий, что проблемы технологии лежат скорее в инженерной плоскости, чем в физической.
IBM приобретает технологию HRL
Интересно, что разработка HRL теперь принадлежит IBM. Это необычно, поскольку IBM активно развивает конкурирующую технологию — трансмонные кубиты, управляемые микроволнами. Однако директор по исследованиям IBM Джей Гамбетта объяснил решение тем, что обе технологии основаны на кремнии, что дает гибкость для параллельного развития.
«На высоком уровне я сильный сторонник кремниевых технологий — сверхпроводящие кубиты построены на кремнии, спины тоже на кремнии, — сказал Гамбетта. — Это дает нам гибкость развивать обе части параллельно, на одной основе».
В долгосрочной перспективе IBM рассматривает возможность интеграции технологии HRL в свои системы, чтобы комбинировать преимущества разных типов кубитов для коррекции ошибок.
Перемещение спинов в Делфтском университете
В том же номере Nature опубликована работа группы из Делфтского технологического университета. Ранее они показали возможность перемещения одиночного спина между квантовыми точками. Теперь они создали «шину» для перемещения электронов с «остановками» для хранения.
Экспериментальная система включает маршрут длиной 1,2 микрометра, и точность передачи спина с одного конца на другой и обратно составляет почти 98%. Исследователи также реализовали небольшой код коррекции ошибок и выявили основные источники ошибок: шум при обмене спинами и потерю когерентности во время перемещения или ожидания.
Этот подход сочетает преимущества производственных технологий с гибкостью атомных систем, позволяя произвольно перемещать кубиты и соединять их.
Алмазные дефекты от Saxon Q
Компания Saxon Q, выделившаяся из Лейпцигского университета, разработала технологию размещения азотных вакансий в алмазах с точностью до 10 нанометров. Это решает проблему контроля расположения дефектов, которая ранее делала такие чипы уникальными.
Устройства Saxon Q работают при комнатной температуре и имеют модульную конструкцию: базовый модуль содержит 8 кубитов, а в одной стойке можно объединить несколько модулей. Компания объявила о продаже систем с более чем 100 кубитами, поставки начнутся в ближайшие месяцы. Более крупные системы ожидаются в следующем году.
Хотя такие системы пока слишком малы для сложных вычислений с коррекцией ошибок, Saxon Q заявляет о точности вентилей более 99,9%, что делает технологию конкурентоспособной.
Что это значит
Развитие альтернативных технологий кубитов расширяет инструментарий для создания масштабируемых квантовых компьютеров. Каждый подход имеет свои сильные стороны: квантовые точки обещают простоту производства, перемещение спинов — гибкость, а алмазные дефекты — работу при комнатной температуре. Однако ключевой вопрос остается прежним: сможет ли какая-либо из этих технологий достичь масштабов, необходимых для практических вычислений.
Комментарии · 0
Войдите, чтобы участвовать в обсуждении.