Коллектив американских исследователей из Принстонского университета совершил прорыв в области квантовых вычислений, создав сверхпроводящий кубит, время жизни которого в 15 раз превышает текущие отраслевые стандарты. Как подтвердили ученые, их новый кубит сохраняет состояние более 1 миллисекунды, что в три раза дольше лучших результатов, когда-либо достигнутых в лабораторных условиях.
Новая разработка основана на двух ключевых усовершенствованиях. Во-первых, исследователи использовали металл тантал, который помогает хрупким схемам сохранять энергию. Во-вторых, традиционная сапфировая подложка была заменена на высококачественный кремний, стандартный материал для компьютерной индустрии. Преодоление технических сложностей, связанных с совместимостью этих материалов, позволило раскрыть их глубокий потенциал.
Как подчеркнул один из руководителей работы, декан инженерной школы Принстона Эндрю Хауок, основная проблема на пути к созданию полезных квантовых компьютеров заключается в крайне недолгом времени жизни кубита. Новая разработка, по его словам, представляет собой следующий большой скачок вперед. Исследователи построили полностью функционирующую квантовую микросхему на основе этого кубита, чтобы проверить его производительность, устранив одно из ключевых препятствий для эффективного исправления ошибок и масштабируемости промышленных систем.
Хауок отметил, что замена компонентов в лучшем квантовом процессоре Google на принстонские разработки позволила бы улучшить его работу в 1000 раз. Преимущества нового кубита растут экспоненциально с увеличением размера системы, поэтому добавление большего количества кубитов принесло бы еще большую выгоду.
Квантовые компьютеры обладают потенциалом для решения задач, недоступных классическим компьютерам, но современные версии все еще находятся на ранних стадиях развития и остаются ограниченными. Это связано в первую очередь с тем, что базовый компонент — кубит — выходит из строя до того, как системы могут выполнить полезные вычисления. Увеличение времени жизни кубита, называемого временем когерентности, является ключевым для выполнения сложных операций. Разработка Принстонского университета представляет собой крупнейший единичный прорыв в увеличении времени когерентности за последнее десятилетие.