Учените представиха гъвкав квантичен процесор с преносими кубити, лек за производство и експлоатация

Нова квантова архитектура: гъвкава интеграция на полупроводникови и атомни подходи

Учените от Нидерландия, включително служители от Делфтския технически университет (Delft University of Technology) и компанията QuTech, заедно с Intel, представиха иновативна схема за квантови изчисления. В основата й е комбинацията от две традиционни технологии: спинови кубити на полупроводници и атомни/ионни системи.

Защо това е важно
* Масово производство – полупроводниковите чипове лесно се мащабират, но тяхната „програмираност“ ограничава гъвкавостта на алгоритмите.

* Гъвкавост и мобилност – атомните и ионни кубити могат да се преместват с лазерен пинцет, което позволява свободно формиране на всякакви връзки между тях и бързо смяна на схемите за корекция на грешките.

Нова идея обединява предимствата на двата света: компактност и интеграция на полупроводници с възможността за динамично преместване на кубитите, както в атомните системи.

Как работи
1. Квантови точки – крошечни структури, задържащи единичен електрон. Спинът на този електрон служи като кубит.

2. Преместване – вместо да останат „запечатани“ в една точка, електроните се преместват по веригата от квантови точки с помощта на електрически сигнали. Това е подобно на това как атомите се движат в ионни капани.

3. Взаимодействие – двама кубити се приближават, техните вълнови функции се припокриват и се изпълнява двукубитна операция (например заплитане). След операциата те се връщат на изходните позиции.

Експериментални резултати
* На линейна мрежа от шест квантови точки е достигната точност на двукубитни вентил > 99 %.

* Демонстрирана е и телепортация на квантово състояние с точност около 87 %.

* При преместването на кубитите не се наблюдава значителна загуба на когерентността.

Архитектура
* Зони за съхранение – фиксирани места, където кубитите „часят“ операции.

* Транспортни пътеки – маршрути за преместване на електроните между зоните.

* Взаимодействващи зони – специални участъци, където двама кубити могат да взаимодействат и изпълняват логически гейтове.

Тази структура позволява след производството на чипа да се променят връзките между кубитите в съответствие с избраната схема за корекция на грешки или алгоритъм, осигурявайки гъвкавост, недостъпна традиционните фабрични чипове.

Резултат
Предложената система комбинира простотата на масовото производство на полупроводникови квантови точки с мобилността и адаптивността на атомните кубити. Това отваря път към по-гъвкави и мащабируеми квантови компютри, където алгоритмите могат да се променят „на лету“, а не само според предварително програмирани инструкции.