Исследователи из Гонконгского университета разработали программируемую нейроморфную платформу, работающую в экстремальном холоде. Инновация предлагает энергоэффективное решение для управления кубитами, что открывает новые возможности не только для масштабирования квантовых процессоров, но и для создания отказоустойчивой электроники для глубокого космоса. Статья об открытии опубликована в журнале Nature Communications.
Устранение теплового барьера
Современные квантовые компьютеры опираются на сложную электронику для управления кубитами, которые крайне чувствительны к внешнему воздействию и требуют поддержания температуры на уровне милликельвинов. Традиционные контроллеры на основе кремния выделяют слишком много тепла, из-за чего их приходится размещать далеко от квантового процессора. Это создает серьезные трудности при прокладке проводов и физически ограничивает возможности масштабирования вычислительных систем.
Новая платформа позволяет интегрировать управляющее оборудование в непосредственной близости к квантовым процессорам. Используя уникальную динамику носителей заряда в карбиде кремния, ученые создали цепи, которые потребляют в тысячи раз меньше энергии по сравнению с обычной электроникой, радикально снижая тепловую нагрузку на криогенные установки.
Морозная нейроморфная сеть
В ходе экспериментов выяснилось, что при охлаждении ниже 2 Кельвинов транзисторы из карбида кремния демонстрируют мощное отрицательное дифференциальное сопротивление. Впервые удалось доказать, что одиночный транзистор в таких условиях способен имитировать энергоэффективное импульсное поведение биологических нейронов.
Поскольку этот механизм заложен в самой атомарной структуре материала, он отличается исключительной стабильностью. Так как карбид кремния уже активно применяется в промышленности, например, при производстве электромобилей, новые криогенные чипы можно будет легко массово производить на существующих фабриках. В перспективе такие нейросети улучшат алгоритмы коррекции квантовых ошибок в реальном времени и станут надежной основой для космических зондов, отправляющихся на задворки Солнечной системы.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые нашли связь между квантовыми и обычными компьютерами.
