Квантовые вычисления делают уверенный шаг от теории к практике: HRL Laboratories представила в журнале Nature прототип архитектуры, способной решить одну из главных инженерных проблем отрасли. Речь идет о сложностях управления большим числом кубитов — чем их больше, тем массивнее становится инфраструктура из стоек и кабелей, а тепло от электроники угрожает разрушить хрупкие квантовые состояния.
Разработчики предложили принципиально иной подход. Вместо внешних стоек с электроникой они интегрировали специальный КМОП‑контроллер (комплементарная структура металл‑оксид‑полупроводник) прямо в криостат — устройство, поддерживающее температуру кубитов близкой к абсолютному нулю. Чип работает при экстремально низкой температуре –450 °F (–268 °C) и самостоятельно генерирует все необходимые сигналы для 18‑кубитных устройств, включая коррекцию ошибок в режиме реального времени.
Технологии, которые обеспечили развитие традиционных вычислений, были не просто самыми производительными — они были такими, которые можно было производить дешево и в больших объемах. Мы считаем, что квантовые вычисления пойдут по тому же пути. Наша цель — создавать эти мощные компьютеры на стандартных линиях производства микрочипов и помещать каждый из них в один холодильник. Такой подход позволит снизить производственные затраты и сделать технологию достаточно доступной для решения широкого спектра бизнес‑ и научных задач.
Ключевую роль в новой архитектуре играет сверхпроводящий ленточный кабель высокой плотности. Он передает сотни управляющих сигналов к кубитам, практически не пропуская тепло — это позволяет сохранять стабильность квантовых состояний. Кроме того, команда усовершенствовала сам процесс изготовления кубитов: за счет снижения уровня шума удалось сократить количество ошибок управления примерно в десять раз по сравнению с другими типами кубитов.
Особенно показательным оказался эффект подавления ошибок при масштабировании: когда исследователи добавили больше кубитов в код с исправлением ошибок, общий уровень ошибок снизился примерно в пять раз. Этот результат совпал с расчетными моделями, что подтверждает масштабируемость подхода.
Публикация в Nature демонстрирует не просто лабораторный эксперимент, а полноценный прототип архитектуры. По мнению разработчиков, именно такой путь — интеграция управления на уровне криогенных чипов и использование стандартных производственных линий — позволит создавать полномасштабные квантовые компьютеры по разумной цене и приблизит эру практически применимых квантовых технологий.
Ранее Наука Mail рассказывала, что США впервые запустили полноценную нейросеть на ионном квантовом компьютере.