Австралийские ученые создали и испытали кремниевую микросхему, которая позволит реализовать идею квантовых вычислений. Пока точность считывания данных из ячейки памяти составляет 95 процентов, но в будущем исследователи рассчитывают повысить этот показатель до 99 процентов и использовать такие CMOS компоненты для “сборки” квантовых компьютеров.
Команда ученых из Университета Нового Южного Уэльса (Сидней, Австралия) известна своими разработками в сфере создания квантовых компьютеров. Их решение базируется на использовании твердотельных квантовых точек на полупроводнике, где в качестве кубитов выбрано направление спина.
В прошлом году они опубликовали вариант новой архитектуры чипов, которая позволила бы выполнять квантовые вычисления с использованием кремниевых CMOS компонентов, составляющих основу всех современных компьютерных систем. Ученые предложили использовать кремниевую пластину со слоем изотопа кремния-28 (стабильный изотоп 28Si).
Архитектура чипа с квантовым слоем
После изготовления CMOS на верхних слоях размещается классическая схема, а нижний слой кремния-28 содержит квантовую схему. Они взаимосвязаны посредством металлических линий. Конструкция может быть монолитной на одной пластине или включать технологии флип-чипа, чтобы обеспечить возможность отдельного построения двух схем.
Решение в будущем может использоваться для создания серийных элементов для квантовых компьютеров. При этом у команды уже есть достижения в построении таких систем. Так, три года назад команда Дзурака опубликовала первую демонстрацию квантовых логических вычислений в реальном кремниевом устройстве с созданием двухкубитного логического вентиля – центрального строительного блока квантового компьютера.
Микрофотография архитектуры устройства (кубиты находятся под алюминиевыми электродами G1 и G2)
В своем новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, ученые впервые объединили две фундаментальные квантовые технологии считывания и управления кубитом для коррекции ошибок. Им удалось создать и испытать двухкубитную систему, обеспечив точность считывания данных на уровне 95 процентов. В дальнейшем этот показатель планируется повысить до 99 процентов.
Интегрированная платформа с кубитным компонентом
Учёные считают, что разработанная архитектура позволит создавать масштабируемые системы на миллионы кубитов на основе хорошо освоенной технологии CMOS. Их работа станет частью австралийского проекта CQC2T, цель которого – создать к 2022 году 10-кубитное демонстрационное устройство на кремнии.