Міжнародна команда вчених здійснила прорив у сфері квантових технологій, вирішивши проблему зниження точності кремнієвих кубітів під час паралельного керування. Це — крок до створення масштабних і практичних квантових комп’ютерів.
Кремнієві спінові кубіти мають величезний потенціал для майбутнього квантових обчислень, оскільки їх можна виготовляти за допомогою стандартних напівпровідникових технологій, що застосовуються для створення звичайних комп’ютерних чипів. Однак науковці стикалися із серйозним обмеженням: під час одночасного керування багатьма кубітами точність їхньої роботи суттєво знижувалася. Для створення потужних і практичних квантових комп’ютерів дослідникам необхідно навчитися керувати масивами кубітів паралельно, мінімізуючи при цьому будь-які помилки.
Читайте також:
Майже неможливі молекули. Вчені досягли фундаментальної квантової межі на надчистій поверхні Дослідники з Центру вивчення явищ у матерії при інституті RIKEN та їхні партнери досягли значного прогресу в цьому питанні. У науковій статті, опублікованій у фаховому виданні Nature Physics,
команда продемонструвала високоточне керування одразу кількома кремнієвими спіновими кубітами, об'єднаними спільною лінією мікрохвильового контролю. Виявивши першопричину збоїв під час спільної роботи, фахівці розробили ефективний метод компенсації.
Квантові комп’ютери оперують кубітами, здатними перебувати в комбінаціях станів 0 і 1. Кремнієві спінові кубіти зберігають цю інформацію за допомогою спіну окремих електронів, локалізованих у кремнієвій матриці. Для надійних обчислень необхідний прецизійний контроль. Мікрохвильові сигнальні лінії забезпечують таке керування, однак паралельна робота кількох елементів спричиняє побічні ефекти, ключовим із яких є зміщення Штарка під дією змінного струму. Сигнали змінюють ефективні енергетичні рівні кубітів, викликаючи небажані фазові зміщення.
Щоб вирішити цю проблему, вчені розробили унікальну систему калібрування. Замість окремого налаштування кожної можливої комбінації кубітів новий підхід ґрунтується на попарному калібруванні. Це дозволяє масштабувати методику для чипів із великою кількістю елементів.
Поєднавши цей метод із вдосконаленою архітектурою пристрою,
команда досягла вражаючих показників. Під час індивідуального тестування п’яти кубітів точність взаємодій значно перевищувала 99,99%, а найкращий показник наблизився до 99,999%. За умови одночасної активності трьох кубітів точність залишалася вищою за 99,99%, а під час роботи всіх п’яти елементів — на рівні близько 99,9%.
Хоча цей метод суттєво зменшив кількість помилок, цілковитому їх уникненню завадила декогеренція, спричинена потужним мікрохвильовим випромінюванням. Проте отримані результати доводять життєздатність спільних ліній керування, відкриваючи прямий шлях до створення масштабованих і стійких до збоїв квантових процесорів.
Читайте також:
