Рабочую температуру кубитов повысили

Большая часть квантовых компьютеров, которые есть сегодня, созданы из сверхпроводящих кубитов, работающих при температурах около 0,1 кельвина. Но на их охлаждение тратится огромное количество энергии. В новом исследовании ученые из Университета Нового Южного Уэльса вместе с коллегами из Университетов Кэйо и Аалто, а также сотрудниками Шербрукского университета создали концепт элемента квантового чипа, который работает при температуре в 1,5 кельвина. Свою работу авторы опубликовали в журнале Nature. В этом же номере вышла статья физиков из компаний QuTech и Intel, которые представили логический элемент на основе «горячих» кубитов из кремния, которые оказались надежными и контролируемыми.

Кубит представляет собой элемент квантовой вычислительной системы, в котором хранится информация. Массив кубитов способен выполнять сложные вычисления, так как может принимать значения не только «0» и «1», как в обычном компьютере, но и находиться в их суперпозиции. Но сегодня компьютеры на основе этой технологии не выходят за стены лабораторий из-за невозможности их использования в качестве вычислительных систем. Это обусловлено рядом факторов. В частности, передача информации между кубитами очень чувствительна к разного рода помехам, из-за чего конечный результат может быть неточным. К тому же, сегодня все квантовые процессоры работают на сверхпроводящих кубитах, которые требуют охлаждения до температур, близких к абсолютному нулю.

Теперь исследователи нашли способ немного снизить затраты на охлаждение таких систем. Для этого ученые заключили пару кубитов в квантовые точки, которые в свою очередь были помещены в кремний. Такая система не только продемонстрировала возможность выполнять вычисления при температуре в 1,5 кельвина, но она также может быть создана с помощью существующих промышленных технологий изготовления кремниевых чипов. Но пока что это всего пара кубитов, и авторы исследования работают над тем, чтобы увеличить их количество в системе, не снизив при этом рабочую температуру.

Исследователи компаний Intel и QuTech исследовали тот же вид кубитов на основе кремния и квантовых точек. Им удалось показать, что таким логическим элементом из двух кубитов можно управлять. Физики сделали это с помощью электронного спинового резонанса, а считывание информации проводили с помощью спиновой блокады Паули. Авторы также продемонстрировали, что обменное взаимодействие между двумя спинами может перестраиваться с частотой от 0,5 до 18 мегагерц.