В кремнии нашли идеальный кубит: CN-центр открывает путь к массовым квантовым процессорам

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре обнаружили в кремнии новый тип кубита — CN-центр. В отличие от предыдущих разработок, он не содержит водорода, что делает его гораздо стабильнее и проще в производстве. CN-центр излучает в телекоммуникационном диапазоне и совместим с существующими технологиями создания чипов.

В кремнии нашли идеальный кубит: CN-центр открывает путь к массовым квантовым процессорам

Квантовые компьютеры обещают революцию, но главная проблема на пути к массовому производству — сами кубиты. Они должны быть стабильными, управляемыми и, желательно, производиться из тех же материалов, что и обычные чипы. Кремний — очевидный кандидат, но долгое время ученые не могли найти в нем идеальный дефект, который служил бы надежным носителем квантовой информации.

Одним из перспективных кандидатов был так называемый Т-центр — дефект, состоящий из атомов углерода и водорода. Он обладал нужными свойствами: излучал свет в телекоммуникационном диапазоне и имел долгоживущие квантовые состояния. Но водород в его составе оказался ахиллесовой пятой. Атомы водорода подвижны, они диффундируют внутри кремния в процессе производства, что делает воспроизводимость таких кубитов крайне низкой.

Команда под руководством Криса Ван де Валле из UC Santa Barbara решила заменить водород на азот. С помощью компьютерного моделирования на атомном уровне они выяснили, что дефект углерод-азот (CN-центр) сохраняет все лучшие свойства Т-центра, но при этом структурно стабилен. Он не боится технологических процессов и может быть интегрирован в существующие кремниевые фотонные платформы без специальных этапов изготовления.

«В отличие от Т-образного центра, этот дефект не содержит водорода и, следовательно, будет более надежным и его будет легче реализовать в реальных устройствах», — объясняет Кевин Нангои, ведущий автор исследования. CN-центр излучает свет на длинах волн, используемых в оптоволоконной связи, что открывает путь к созданию квантовых процессоров, объединенных в сети обычными оптическими кабелями.

Если экспериментальные образцы подтвердят расчеты, кремниевая электроника получит готовый строительный блок для масштабируемых квантовых устройств. Те же фабрики, что сегодня штампуют процессоры для ноутбуков и смартфонов, смогут выпускать и кубиты. Исследование опубликовано в журнале Physical Review B.

Читайте также

Greenworks представила компактный гайковёрт IW3450 с крутящим моментом до 580 Нм

Greenworks представила компактный гайковёрт IW3450 с крутящим моментом до 580 Нм

Нейросеть обучили слушать города и распознавать источники шума

Нейросеть обучили слушать города и распознавать источники шума

Телевизоры Samsung заподозрили в слежке за пользователями через микрофоны и скриншоты

Телевизоры Samsung заподозрили в слежке за пользователями через микрофоны и скриншоты

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

МАИ разработал технологию облегчения самолетов на 25%

МАИ разработал технологию облегчения самолетов на 25%

Ошибка в цифровых сертификатах поставила под угрозу безопасность миллионов устройств

Ошибка в цифровых сертификатах поставила под угрозу безопасность миллионов устройств

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?

Восьминогий робот имитирует механику движения паука

Восьминогий робот имитирует механику движения паука

Самарские студенты создадут рой пикоспутников на орбите без топлива

Самарские студенты создадут рой пикоспутников на орбите без топлива

Метод шифрования данных «назад во времени» основан на теории хаоса

Метод шифрования данных «назад во времени» основан на теории хаоса

На PlayStation 5 научились запускать игры из Steam — даже Cyberpunk 2077 и GTA

На PlayStation 5 научились запускать игры из Steam — даже Cyberpunk 2077 и GTA