Ученые создали самые тихие полупроводниковые квантовые биты

Человечество стало еще на один шаг ближе к выпуску первого в мире кремниевого квантового компьютера

Ученые создали самые тихие полупроводниковые квантовые биты

Чтобы квантовые компьютеры могли выполнять полезные вычисления, квантовая информация должна иметь точность, близкую к 100%. Шум заряда, вызванный несовершенством материальной среды, в которой находятся кубиты, мешает квантовой информации, закодированной на кубитах, негативно влияя на ее точность. За решение данной проблемы взялись эксперты из Центра квантовых вычислений и коммуникационных технологий (UNSW) в Сиднее. Команда ученых под руководством Людвика Кранца, аспиранта UNSW, смогла добиться минимально возможного шума для кубитов. Их работа была опубликована в Advanced Materials.

Кубиты, сделанные из электронов, размещенных на атомных кубитах в кремнии являются многообещающей платформой для крупномасштабных квантовых компьютеров. Однако кубиты, размещенные на любой полупроводниковой платформе, такой как кремний, чувствительны к зарядовому шуму. Исследование команды показало, что наличие дефектов внутри кремниевого чипа или на границе раздела с поверхностью вносит значительный вклад в шум заряда.

Ученые создали самые тихие полупроводниковые квантовые биты

Уменьшая количество примесей в кремниевом чипе, и размещая атомы подальше от поверхности и границ раздела, где возникает большая часть шума, команда смогла добиться рекордного результата. Следующим этапом работы будет переход на изотопно чистый кристаллический Si-28, что позволит извлечь выгоду из длительного времени когерентности, уже продемонстрированного в экспериментальной системе.

Но это далеко идущие планы, а что есть сейчас? Используя недавно изготовленный кремниевый чип, команда провела ряд экспериментов для определения характеристик шума заряда с неожиданными результатами. Специалисты измерили зарядовый шум, используя как одиночный электронный транзистор, так и пару кубитов с обменной связью, которые в совокупности обеспечивают согласованный спектр зарядового шума в широком диапазоне частот. Измерения выявили ключевой фактор, влияющий на шум заряда — время.

Экспериментально было доказано, что чем продолжительнее вычисления, тем больше шума влияет на итоговую систему.

Ученые создали самые тихие полупроводниковые квантовые биты

Для выполнения безошибочных вычислений, необходимых для крупномасштабных квантовых вычислений, двухкубитный вентиль — центральный строительный блок любого квантового компьютера — требует точности более 99%. Чтобы достичь этого порога, квантовые операции должны быть стабильными и быстрыми.

В недавней статье, опубликованной в Physical Review X, другая группа исследователей, продемонстрировала технологию, которая позволяет считывать кубиты за 1 микросекунду. Это исследование в сочетании с результатами полученными группой из UNSW показывает, что можно достичь 99,99% точности в атомных кубитах в кремнии.

Профессор Симмонс, основатель компании Silicon Quantum Computing (SQC), говорит:

Наша команда сейчас работает над достижением всех этих ключевых результатов на одном устройстве — быстром, стабильном, высокоточном и с длительным временем когерентности, — делая важный шаг в сторону полноразмерного квантового процессора на основе кремния.

Профессор Симмонс работает с SQC над созданием первого полезного коммерческого квантового компьютера на кремнии. Целью SQC является разработка всех технологий необходимых для запуска производства 10-кубитного прототипа квантового интегрированного процессора к 2023 году.

Читайте также

Ошибка в цифровых сертификатах поставила под угрозу безопасность миллионов устройств

Ошибка в цифровых сертификатах поставила под угрозу безопасность миллионов устройств

ИИ OpenAI обнаружил критические уязвимости в PHP, угрожавшие миллионам сайтов

ИИ OpenAI обнаружил критические уязвимости в PHP, угрожавшие миллионам сайтов

Nvidia показала крошечных роботов-уток, которые ходят, делают сальто и падают на сцене

Nvidia показала крошечных роботов-уток, которые ходят, делают сальто и падают на сцене

Учёные раскрыли один из главных секретов высокотемпературной сверхпроводимости

Учёные раскрыли один из главных секретов высокотемпературной сверхпроводимости

Прошивка повышает ударопрочность композитов на 44%

Прошивка повышает ударопрочность композитов на 44%

OpenAI научила GPT переносить старые программы на современные языки с точностью до 97,9%

OpenAI научила GPT переносить старые программы на современные языки с точностью до 97,9%

ИИ научился прогнозировать выживаемость онкобольных по фотографии

ИИ научился прогнозировать выживаемость онкобольных по фотографии

Microsoft обвинили в превращении рабочего стола Windows 11 в рекламную площадку

Microsoft обвинили в превращении рабочего стола Windows 11 в рекламную площадку

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

vivo X500 E может оказаться копией V80 без серьёзных изменений

vivo X500 E может оказаться копией V80 без серьёзных изменений

Учёные впервые испытали на людях генную терапию, способную омолодить клетки глаза

Учёные впервые испытали на людях генную терапию, способную омолодить клетки глаза

Птицы Москвы и Петербурга поют на разных диалектах

Птицы Москвы и Петербурга поют на разных диалектах

Астрономы узнали точную дату создания Ван Гогом «Звездной ночи»

Астрономы узнали точную дату создания Ван Гогом «Звездной ночи»