Группа ученых из Международной академии квантов в Шэньчжэне стала первой в мире, кто создал кремниевый квантовый чип, способный выполнять полноценный набор логических операций с учетом ошибок. Это открытие, опубликованное в журнале Nature Nanotechnology, представляет собой значительный прогресс на пути к созданию устойчивых к ошибкам квантовых компьютеров, сочетая в себе масштабируемость, компактность и мощность.
В отличие от прежних платформ, использующих сверхпроводящие кубиты, таких как чипы компании IBM, кремниевые кубиты обладают потенциалом для массового производства благодаря их совместимости с существующими технологиями полупроводникового производства.
Создание опытного чипа осуществлялось с помощью прецизионного размещения атомов фосфора в кремниевой матрице. Ученым удалось разработать метод, позволяющий снижать помехи — основной источник ошибок в квантовых системах. Они объединили четыре кубита в два защищенных логических элемента, что обеспечило автоматическую коррекцию ошибок, вызванных шумами или интерференцией. Таким образом, впервые в кремнии была реализована полная цепь: создание квантовых состояний с коррекцией ошибок, выполнение вычислительных операций и работа назначенного алгоритма.
Во время экспериментов чип успешно вычислил низкоэнергетическое состояние молекулы воды (H2O), результат оказался близким к теоретическим расчетам. Это подтвердило практическую применимость технологии для реальных квантовых алгоритмов. Исследователи отметили, что их работа положила начало квантовой полупроводниковой платформе, готовой к внедрению.
Эта разработка открывает новые перспективы для масштабирования квантовых систем и их интеграции в существующие дата-центры и устройства. В планах команды — дальнейшее снижение интерференции, повышение точности размещения атомов и увеличение количества кубитов на одном чипе. В долгосрочной перспективе кремниевые квантовые компьютеры имеют потенциал стать доступными и экономически эффективными, что может значительно ускорить развитие квантовых технологий в различных сферах.