Первый в мире портативный квантовый компьютер на алмазах можно включать в обычную розетку
Система использует дефекты в синтетических алмазах в качестве квантовых битов и способна работать при комнатной температуре — это существенное отличие от большинства современных квантовых компьютеров, требующих криогенного охлаждения.
Светлана ЛевченкоАвтор новостей
В 1970-х годах ученые обнаружили, что некоторые алмазы при определенном освещении светятся ярким красным светом. Причиной оказались азотные вакансии — дефекты в кристаллической решетке, где атом азота занял место атома углерода, а рядом образовалась пустота. Природа редко создает такие алмазы, но в лаборатории их можно синтезировать целенаправленно.
Атом азота в вакансии ведет себя как «пойманный в ловушку», а его электроны могут вращаться независимо от электронов окружающих атомов углерода. Ученые используют специальные лазеры, чтобы перевести электроны азота в определенное состояние, измеряемое как «ноль», а затем с помощью микроволновых импульсов манипулируют ими, создавая квантовые состояния, недоступные обычным двоичным битам.
До сих пор создание систем более чем с 10 кубитами на основе азотных вакансий считалось крайне сложной задачей, однако немецкому стартапу Saxon Q это все-таки удалось. Секретом стала материаловедческая инновация: при создании вакансий ученые одновременно внедряют в алмаз атомы серы. «Это ключевой технологический момент, — объясняет сооснователь Saxon Q, профессор экспериментальной физики Лейпцигского университета Мариус Грундманн. — Сера поднимает химический потенциал до точки, где вакансия получает отрицательный заряд. Сера поставляет электрон и обеспечивает очень высокую степень связывания вакансии с азотом».
Благодаря этому подходу ученые получили гораздо больший контроль над отдельными кубитами. По состоянию на конец июля точность однокубитных операций достигла 99,98% — это сопоставимо с передовыми результатами лабораторий IBM и MIT, хотя независимая проверка пока недоступна.
Компания уже предлагает системы с 128 кубитами в стандартном серверном корпусе, а конфигурации на 512 кубитов станут доступны в следующем году. Согласно дорожной карте, к 2030 году планируется масштабирование до 10 000 кубитов и более.
«У нас есть полностью функционирующий квантовый компьютер, — заявляет Грундманн. — Квантовый компьютер, который может выполнять квантовый код, доступный через сеть, и это многопользовательская, многозадачная, многоядерная система».
Главное преимущество — простота установки. Устройства Saxon Q можно разместить в стандартной компьютерной стойке и подключить к обычной электросети. Это открывает возможности для применения в автономных системах, в том числе, в беспилотных автомобилях или робототехнике, где задержки при обращении к облачным вычислениям недопустимы.
Ранее физики научились считывать квантовые биты быстрее и с меньшими затратами.
квантовый компьютерПоделиться
