Алмазные дефекты открывают путь миниатюризации квантовых компьютеров

Надежный квантовый компьютер, способный решать сложные задачи, должен включать в себя миллиарды квантовых систем. Создать такое устройство пока еще невозможно, однако исследователи из Венского технологического университета (TU Wien), Национального института информатики (Токио) и Лаборатории базовых исследований японской компании NTT считают, что базовые элементы предлагаемой ими новой квантовой архитектуры наилучшим образом отвечают целям миниатюризации, массового производства и интеграции в микросхемы.

Авторы, представившие свою работу в журнале Physical Review X, описали там кубит, который состоит из дефекта (атома азота), внедренного в небольшой алмаз. Каждый атом азота заключен в оптический резонатор из двух зеркал, может занимать два спиновых состояния и контролируется через оптоволокно.

Выполненные расчеты показали, что из таких кубитов можно составлять устойчивую к ошибкам двумерную квантовую систему, так называемый «топологически защищенный квантовый компьютер». Примерно 4,5 млрд таких систем будет достаточно для реализации разложения на простые множители 2048-битовых чисел при помощи алгоритма факторизации Шора.

Один из разработчиков новой архитектуры, Михаэль Трупке (Michael Trupke) сравнивает современное положение дел в квантовой информатике с началом эры электронных компьютеров: когда уже имелись транзисторы, но никто не знал как их уменьшить. В отличие от других типов элементарных квантовых систем, таких как ионные ловушки или сверхпроводящие кубиты, для азотных дефектов в алмазе авторы отчетливо представляют путь дальнейшей миниатюризации.

Они рассчитывают уже через несколько лет получить кластеры, состоящие из многих алмазных кубитов, хотя и признают, что системы, которым по плечу алгоритм Шор-2048, появятся еще не скоро.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI