Сотрудники Массачусетского технологического института (MIT) сообщили в журнале Nature о разработанном ими процессе изготовления искусственных атомов и об успешной интеграции их в фотонную схему крупнейшего из известных квантовых чипов такого типа.

Это достижение «знаменует собой поворотный момент» в области масштабируемых квантовых процессоров, говорит Дирк Энглунд (Dirk Englund), доцент кафедры электротехники и компьютерных наук MIT. — Для создания квантовых компьютеров потребуются миллионы квантовых процессоров, и новое исследование демонстрирует жизнеспособный способ наращивания их производства".

Кубиты в новом чипе это искусственные атомы, образованные из дефектов (так называемых цветовых центров) в кристаллической решётке алмаза, где атомы углерода отсутствуют или замещены атомами кремния и германия. Под воздействием видимого света и микроволнового излучения они испускают фотоны, переносящий квантовую информацию.

Вместо того, чтобы пытаться построить большой квантовый чип в цельном алмазе, исследователи MIT применили модульный и гибридный подход. Они использовали технологии изготовления полупроводников для изготовления миниатюрных пластинок алмаза, среди которых выбирали только модули с кубитами самого высокого качества. Затем эти пластинки встраивались в фотонную интегральную схему. Основанная вместо традиционного кремния на нитриде алюминия, эта фотонная платформа связывала кубиты в более крупное устройство.

Действуя таким образом, Энглунд и его коллеги смогли построить систему из 128 кубитов, ставшую крупнейшим фотонным чипом с интегрированными искусственными атомами на сегодняшний день. Все слагающие систему кубиты являются стабильными и долгоживущими, и их излучение может настраиваться внутри схемы для генерирования спектрально неразличимых фотонов.

Эта работа стала проверкой концепции масштабирования твердотельных квантовых излучателей. На следующем этапе участникам проекта необходимо будет продемонстрировать возможность контролировать все эти кубиты и взаимодействия между ними для обработки квантовой информации.

Источник: ko.com.ua