TECHNOLOGIE

18‑kubitowy procesor krzemowy HRL: samodzielny komputer kwantowy

Analiza

Do tej pory kwantowe komputery wymagały skomplikowanych zestawów elektroniki w temperaturze pokojowej, połączonych setkami przewodów z kriostatami chłodzonymi do kilku kelwinów. Skalowanie takiej architektury staje się niepraktyczne przy setkach i tysiącach kubitów. HRL Laboratories zaprojektowało procesor krzemowy z 18 kubitami, w którym kontrola i korekcja błędów odbywa się wewnątrz kriostatu. Dzięki cyfrowo programowalnemu sterownikowi CMOS umieszczonemu bezpośrednio przy kubitach, sygnały sterujące są generowane w temperaturze około 4 K. To eliminuje potrzebę setek przewodów i zewnętrznych szafek generujących mikrofale. Projekt ten został opisany w czasopiśmie Nature, podkreślając przełom w architekturze kwantowej. Nowa koncepcja otwiera drogę do bardziej kompaktowych i skalowalnych systemów kwantowych.

Kontekst i Tło

Wprowadzenie wewnętrznego sterownika CMOS pozwala na pełny cykl operacji – od generowania impulsów, przez odczyt stanu, po korekcję błędów – bez udziału elektroniki w temperaturze pokojowej. Testy wykazały, że zastosowanie kodu powtórzeniowego zmniejsza częstotliwość błędów nawet pięciokrotnie przy rosnącej liczbie kubitów. Dzięki temu rozwiązaniu architektura kwantowa może być bardziej modularna i mniej podatna na zakłócenia zewnętrzne. Przeniesienie kontroli do wnętrza kriostatu upraszcza konstrukcję i zmniejsza koszty chłodzenia. Eksperci przewidują, że taki model przyspieszy komercjalizację komputerów kwantowych o większej liczbie kubitów. Dalsze badania będą koncentrować się na integracji większych układów i optymalizacji oprogramowania sterującego.

Komentarz Redakcji

HRL Laboratories wyznacza nowy standard w miniaturyzacji kwantowej elektroniki. To krok w stronę praktycznych, dostępnych komputerów kwantowych, które wkrótce mogą zmienić oblicze technologii.