Вы один из авторов этой статьи? Напишите нам с рабочей или университетской почты, указав arXiv ID этой статьи, и мы подтвердим вас и дадим доступ к редактированию этой страницы.
Вы автор работы и видите, что мы что-то упустили или поняли неточно? Напишите нам: тема письма уже содержит номер статьи. Мы прочитаем, учтём и поправим разбор.
Инженеры собрали квантовый процессор из кремниевых кубитов, который управляется обычной электроникой и работает в тысячу раз тише прежних.
📄 Показана версия «Просто» — «Подробно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.
Квантовый компьютер похож на оркестр, где каждый музыкант должен играть свою партию идеально, иначе мелодия рассыплется. Раньше для управления кубитами — квантовыми «музыкантами» — требовалась целая комната оборудования, и каждый лишний провод добавлял шума. Инженеры из этой работы собрали компактный кремниевый чип с 18 кубитами, а управляющую электронику разместили прямо рядом с ним, в холодильнике при температуре ниже, чем в открытом космосе.
Кубиты здесь — это крошечные ловушки для электронов, вытравленные в кремнии. Электроны ведут себя как волчки: их вращение может быть направлено вверх или вниз, и это два состояния кубита. Вместо того чтобы дёргать каждый электрон отдельным сигналом, авторы использовали тройки электронов, которые обмениваются друг с другом. Такой «обменный» кубит проще в управлении и меньше страдает от магнитных помех. В результате точность одиночных операций выросла в десять раз по сравнению с прежними кремниевыми кубитами.
Для проверки надёжности чипа учёные запустили код, который находит и исправляет ошибки. Он называется кодом повторения с расстоянием 5: пять кубитов хранят один бит информации, и даже если один из них собьётся, остальные подстрахуют.
Главный итог — не просто рекорд, а путь к массовому производству. Кремний — тот же материал, из которого делают обычные процессоры. Значит, заводы, которые сегодня печатают микросхемы для телефонов, смогут печатать и квантовые чипы. А управление через стандартную электронику означает, что квантовый компьютер не потребует экзотической инфраструктуры. Оркестр наконец-то помещается в карман и играет без фальши.
Commercially-relevant quantum computers will require large numbers of high-performing qubits that can be manufactured, integrated, and controlled at scale. Silicon exchange-only (EO) qubits are a strong candidate modality due to their control-signal simplicity and compatibility with advanced semiconductor manufacturing, but questions remain around the achievability of sufficiently low noise and a scalable control and wiring solution. Here we introduce a quantum processing unit composed of a custom-designed cryogenic CMOS controller, a novel high-density superconducting ribbon cable, and a low-noise EO qubit device. The quantum chip features a three-rail array of 54 exchange-coupled quantum dots, configurable to host up to 18 EO qubits. We integrate and use these components to demonstrate qubit performance for both single-qubit and entangling operations that advances the EO state of the art by an order of magnitude. We further validate this system by implementing a distance-5 repetition code and a quantum error detecting code then make detailed comparisons with simulations. Our approach facilitates a utility-scale quantum computer with manageable operational and capital requirements.
