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
Визуализация многокубитной микросхемы
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.
