Исследователи из Международной академии квантов в Шэньчжэне представили первый кремниевый квантовый чип, способный осуществлять полный набор логических операций с автоматическим обнаружением и исправлением ошибок. В публикации в журнале Nature Nanotechnology этот результат обозначен как значимый шаг к созданию квантовых компьютеров, устойчивых к ошибкам, сочетая в себе масштабируемость, компактность и мощность.
В отличие от существующих чипов на основе сверхпроводящих кубитов, таких как те, что разработаны компанией IBM, кремниевая технология может быть массово произведена благодаря своей совместимости с традиционными полупроводниковыми технологиями. Новый чип был создан с применением высокой точности размещения атомов фосфора в кремниевой матрице.
Учёные разработали метод, который позволяет минимизировать помехи — одну из главных причин возникновения ошибок в квантовых системах. Они объединили четыре кубита в два защищённых логических элемента, что обеспечило автоматическое исправление ошибок, вызываемых шумом или интерференцией. В результате, на кремниевой платформе впервые была реализована полноценная цепочка от подготовки квантовых состояний до выполнения вычислительных операций и реализации заданных алгоритмов.
В ходе эксперимента чип смог рассчитать низкоэнергетическое состояние молекулы воды (H2O), получив результаты, близкие к теоретическим значениям, что подтвердило его пригодность для реальных квантовых алгоритмов. Команда подчеркивает, что их работа уже привела к формированию квантовой полупроводниковой платформы, готовой к внедрению.
Эта разработка открывает новые возможности для масштабирования квантовых систем и их интеграции в уже существующие дата-центры. В ближайших планах учёных — дальнейшее снижение интерференции, увеличение точности размещения атомов и рост числа кубитов в чипе. В долгосрочной перспективе кремниевые квантовые компьютеры могут стать доступными и экономически выгодными, ускоряя развитие технологий как в науке, так и в промышленности.