Новые горизонты квантовых технологий: квантовые точки и алмазные вакансии

Квантовые компьютеры продолжают привлекать внимание исследователей и компаний, стремящихся создать эффективные кубиты. В последние недели несколько компаний представили новые подходы к созданию кубитов, что открывает новые горизонты для квантовых вычислений. Одним из таких подходов являются квантовые точки, которые удерживают один электрон, и алмазные вакансии, которые также могут использоваться для хранения информации.

Квантовые точки: новые возможности

Квантовые точки представляют собой миниатюрные полупроводниковые структуры, которые могут удерживать электроны. Эти точки производятся с использованием технологий, аналогичных тем, что применяются в традиционных процессорах, что делает их потенциально масштабируемыми. На этой неделе в журнале Nature были опубликованы две статьи, описывающие различные способы использования квантовых точек. Одна из технологий была настолько привлекательной, что IBM приобрела компанию, разработавшую её. HRL Laboratories, наследник программы исследований, основанной Говардом Хьюзом, представила систему, в которой три квантовые точки, каждая из которых удерживает один электрон, контролируются с помощью электроники. Это позволяет избежать использования микроволновых импульсов для управления спинами электронов, что является обычной практикой в других системах. Вместо этого HRL использует проводку для управления взаимодействием спинов, что значительно упрощает систему и снижает потребление энергии.

Контроль и управление кубитами

Система HRL включает 18 кубитов и продемонстрировала логическую ошибку менее 1%, что является значительным достижением по сравнению с другими технологиями. Контрольный процессор, работающий при низких температурах, потребляет менее 3,5 ватт, что делает его эффективным для использования в квантовых системах. Связь между контроллером и кубитами осуществляется с помощью сверхпроводящего кабеля, что также способствует снижению потерь.

Гибридные системы от IBM

Несмотря на то, что HRL опубликовала свою работу, IBM уже сделала ставку на другую технологию, основанную на трансмонах, которые контролируются микроволновыми импульсами. Джей Гамбетта, директор по исследованиям IBM, отметил, что использование кремниевых технологий позволяет компании развивать обе технологии параллельно, что дает возможность быстро тестировать и улучшать архитектуру процессоров. В будущем возможно появление гибридных систем, в которых будут использоваться как технологии HRL, так и существующие решения IBM.

Альтернативные технологии: перемещение спинов

В другой статье, опубликованной в Nature, группа из Технического университета Делфта представила новые подходы к перемещению спинов в квантовых точках. Их исследования показали, что спины могут перемещаться между квантовыми точками, что открывает новые возможности для алгоритмической гибкости и эффективности. Это позволяет избежать ограничений, связанных с фиксированной геометрией соединений, что характерно для многих современных чипов.

Алмазные вакансии: возвращение к старой технологии

Технология, связанная с вакансией азота в алмазах, также вновь привлекает внимание. Saxon Q, компания, основанная на исследованиях в Университете Лейпцига, разработала метод, позволяющий точно размещать вакансии в алмазах с радиусом 10 нанометров. Это позволяет создавать модули с восемью кубитами, которые можно интегрировать в стандартные стойки. Ожидается, что в ближайшие месяцы компания начнет поставки систем с более чем 100 кубитами, что делает их конкурентоспособными на рынке.

Заключение

Несмотря на то, что новые технологии кубитов демонстрируют многообещающие результаты, ключевым вопросом остается их способность к масштабированию. Существующие достижения в области квантовых точек и алмазных вакансий открывают новые горизонты для квантовых вычислений, но только время покажет, какая из технологий сможет занять лидирующие позиции на рынке.