Прорив. Створено найточніший у світі кремнієвий чип для квантових обчислень

Фізики з компанії Silicon Quantum Computing (SQC) заявили про створення найточнішого у світі чипа для квантових обчислень.

Розробка базується на новій кремнієвій архітектурі під назвою «14/15» і демонструє рекордну точність операцій — до 99,99%. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature.

Квантовий процесор SQC використовує атоми фосфору, вбудовані безпосередньо в кристалічну решітку кремнію. Назва архітектури походить від порядкових номерів кремнію та фосфору в періодичній таблиці. За словами розробників, такий підхід забезпечує надзвичайно високу стабільність кубітів і знижує ймовірність помилок.

У прототипі з дев’ятьма ядерними та двома атомними кубітами дослідники досягли точності обчислень у діапазоні від 99,5% до 99,99%. Це стало першою у світі демонстрацією кремнієвих атомних квантових обчислень у вигляді окремих масштабованих кластерів. Отримані показники свідчать про ефективне придушення помилок навіть без застосування додаткових рівнів квантової корекції.

Однією з ключових переваг технології є надвисока точність виготовлення. Мінімальний розмір елемента в чипі становить близько 0,13 нанометра — це приблизна довжина атомного зв’язку, що на два порядки менше за типові технологічні норми сучасної напівпровідникової промисловості. Така точність дозволяє суттєво зменшити кількість так званих помилок перевороту бітів.

Квантові обчислення загалом стикаються з проблемою нестабільності кубітів, які чутливі до температурних коливань, електромагнітних завад і зовнішніх впливів. У більшості платформ для цього потрібні складні та ресурсоємні схеми квантової корекції помилок. У SQC заявляють, що їхня архітектура потребує корекції лише фазових помилок, що значно знижує накладні витрати.

Ефективність системи підтверджена тестуванням за алгоритмом Гровера — стандартним інструментом оцінки якості квантових обчислень. Раніше компанія вже демонструвала точність майже 99%, а нові результати перевищили цей показник без застосування додаткової корекції помилок.

У SQC стверджують, що використані кубітні кластери можна масштабувати до мільйонів кубітів. Хоча на великих масштабах корекція помилок залишатиметься необхідною, менша кількість допоміжних кубітів може зробити майбутні квантові комп’ютери компактнішими та енергоефективнішими.