Исследователи из Шэньчжэньской международной академии квантовых наук в Китае впервые в мире разработали кремниевый квантовый процессор, который способен осуществлять полный спектр логических операций с коррекцией погрешностей. Об этом достижении, представляющем собой значительный рывок на пути к созданию отказоустойчивых квантовых вычислителей, объявлено в издании Nature Nanotechnology. Прогресс заключается в удачном сочетании перспектив масштабирования, компактных размеров и энергоэффективности.
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews
В отличие от более ранних платформ, основанных на сверхпроводящих кубитах (как, например, в чипах IBM, где подобные операции уже реализованы), кремниевая технология создания кубитов прокладывает дорогу для их серийного выпуска благодаря совместимости с текущими полупроводниковыми производственными линиями.
Прототип чипа был создан методом прецизионного внедрения атомов фосфора в кремниевую подложку с атомарной точностью. Учёные также предложили способ подавления интерференции — ключевого источника сбоев в квантовых системах. Объединив четыре кубита в два защищённых логических модуля, они добились автоматического исправления ошибок, возникающих из-за шумов или наводок. В результате впервые на кремниевой основе была продемонстрирована полная цепочка действий: подготовка квантовых состояний с исправлением погрешностей, выполнение фундаментальных вычислительных процедур и обеспечение функционирования целевого алгоритма.
В ходе испытаний чип успешно определил низкоэнергетическое состояние молекулы воды (H2O), получив данные, близкие к теоретическим. Это подтвердило практическую ценность подхода для исполнения реальных квантовых алгоритмов. Команда отмечает, что их работа привела к формированию зрелой квантовой полупроводниковой платформы, готовой к внедрению.
Данная разработка открывает возможности для наращивания масштабов квантовых систем и их интеграции в действующие центры обработки данных и различные устройства. Следующие этапы работы будут сосредоточены на дальнейшем снижении уровня интерференции, повышении точности позиционирования атомов и наращивании количества кубитов на одном кристалле. В долгосрочной перспективе кремниевые квантовые компьютеры могут стать доступными и рентабельными, что стимулирует развитие квантовых технологий в промышленности и научных исследованиях.
