Алмазы вместо сверхпроводников. В Японии компания создала революционный квантовый компьютер
В Японии представили действующий прототип квантового процессора нового типа. Его работа основана не на сверхпроводниках, а на искусственных дефектах в кристаллической решетке алмаза, совмещенных с фотонными микросхемами.
Новое устройство способно выполнять вычисления при температуре -271,6 °C (около 1,5 кельвина). Это примерно на 1,5 градуса выше рабочей температуры традиционных сверхпроводящих квантовых систем.
Для физики сверхнизких температур даже такая крошечная разница представляет собой колоссальный прорыв. На практике это избавляет от необходимости использовать сверхсложные многоступенчатые установки для разбавления гелия и существенно удешевляет процесс охлаждения. Об этом пишет Interesting Engineering.
Вместо популярных ранее азотных дефектов инженеры использовали центры окраски с атомами олова (SnV-центры). Их разместили между двумя вакансиями в узлах алмазной решетки.
Благодаря идеальной пространственной симметрии такие кубиты гораздо лучше противостоят внешним электромагнитным шумам. Кроме того, они излучают фотоны в десять раз интенсивнее, чем предыдущие аналоги, что позволило соединить квантовые узлы друг с другом посредством оптических каналов.
Чтобы обеспечить работу этой технологии на кремниевой подложке, японские ученые уменьшили толщину алмазных пластин с нескольких сотен микрометров до нескольких сотен нанометров и интегрировали их с волноводами из оксида алюминия. Управление состояниями кубитов осуществляется одновременно с помощью света, микроволн и радиочастотных импульсов.
Компания планирует объединить несколько таких блоков в единую масштабируемую систему к 2027 году. Согласно дорожной карте компании, к 2030 финансовому году на базе алмазной оптики будет создан практический квантовый компьютер на 250 логических кубитов, а к 2035 году мощность системы будет увеличена до тысячи кубитов.