Fujitsu створила перший у світі робочий квантовий комп’ютер на алмазах

Японський технологічний гігант Fujitsu розробив перший у світі робочий прототип алмазного спінового квантового комп’ютера, який використовує олов’яно-вакансійні (SnV) центри, інтегровані у фотонні інтегральні схеми. Новий прототип може працювати за температури -456,9 градуса за Фаренгейтом (-271,6 градуса за Цельсієм). Це приблизно на 2,8 градуса за Фаренгейтом тепліше, ніж -459,6 градуса за Фаренгейтом (-273,13 градуса за Цельсієм), необхідні для роботи надпровідникових квантових комп’ютерів.

У Fujitsu сказали, що ця технологія може призвести до створення потужніших квантових комп’ютерів завдяки використанню світла для з’єднання окремих обчислювальних модулів. Компанія планує створити багатомодульний прототип алмазного спінового комп’ютера до 2027 року. Вона також прагне зробити квантові обчислення практичними до 2030 року.

Від алмазних дефектів до 1000 логічних кубітів

Відповідно до своєї квантової дорожньої карти Fujitsu планує розробити систему на 250 логічних кубітів до 2030 фінансового року та систему на 1000 логічних кубітів до 2035 фінансового року.

Прототип покладається на дефекти кристалічної решітки алмазу, більш відомі як кольорові центри, для створення кубітів. Алмазні спінові системи зазвичай використовують азотно-вакансійні (NV) центри, які утворюються, коли атом азоту замінює атом вуглецю поруч із порожнім місцем у кристалічній решітці алмазу. Однак для нової системи інженери звернулися до олов’яно-вакансійних (SnV) центрів. Ці дефекти мають атом олова, розташований між двома вакансіями в структурі алмазу.

Такий підхід також може забезпечити ефективнішу корекцію помилок. Його властивості можуть підтримувати стабільність квантових станів і дозволяти формувати логічні кубіти — групи фізичних кубітів, які виконують квантові обчислення відповідно до вимог квантового алгоритму, — використовуючи менше фізичних кубітів, ніж у конкуруючих методах.

Як Fujitsu інтегрувала алмази у квантовий чип

Для створення системи Fujitsu спочатку розробила процес з’єднання високоякісних алмазних підкладок з імплантованим оловом із підкладками з оксиду алюмінію та діоксиду кремнію. Алмаз було стоншено з кількох сотень мікрометрів до лише кількох сотень нанометрів для інтеграції у квантові чипи.

Компанія також створила фотонні інтегральні схеми, які поєднують алмазні кристали нанометрового розміру зі SnV-центрами та оптичними хвилеводами з оксиду алюмінію. Нарешті, вона розробила механізм для керування алмазними спіновими кубітами за допомогою світла, мікрохвиль і радіочастотних хвиль.

Пристрій уже експлуатувався в тестовому середовищі через платформу гібридних квантових обчислень Fujitsu. За даними компанії, користувачам не потрібні додаткові спеціальні знання для керування новим обладнанням.

Джерело: Interesting Engineering