Исследователи из Microsoft и Сиднейского университета рассказали о проекте Gooseberry. Эта технология позволит реализовать тысячи кубитов — значительно больше, чем представленная IBM в прошлом году.  

КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник) — это схемотехника микросхем, которая используется для изготовления множества компьютерных компонентов. Многие ученые, занимающиеся разработкой квантовых компьютеров,  предпочли бы использовать этот подход для реализации кубитов вместо менее знакомых механизмов, таких как ионные ловушки.

Для квантовых компьютеров кубиты представляют собой то же самое, что двоичные биты для классических компьютеров. Идея квантового компьютера на основе кремния восходит к 90-м годам, но разработка практической реализации оказалась сложной задачей. 

Причина в том, что, помимо прочего, КМОП-чипы выделяют тепло, тогда как для работы квантового компьютера необходимы температуры, близкие к нулю по Кельвину (-273,1 °C), что требует мощного охлаждения. 

В статье, опубликованной на этой неделе в Nature Electronics, исследователи из Microsoft и Сиднейского университета рассказали о разработке чипа под названием Gooseberry, который может поддерживать тысячи кубитов — значительно больше, чем конструкция IBM, представленная в прошлом году.

«Платформа Gooseberry, решает несколько проблем квантовых компьютеров. Она работает при 100 миллиКельвинах, при этом выделяя достаточно мало тепла, что не превышает охлаждающую способность стандартного коммерчески доступного лабораторного холодильника», — пояснил в блоге Четан Наяк, руководитель отдела квантового оборудования Microsoft.

Исследователи во главе с профессором Сиднейского университета Дэвидом Рейли также разработали крио-вычислительное ядро, процессор общего назначения, рассчитанный на работу при более высокой температуре — 2 К против 100 мК. По словам Наяка, этот процессор будет выполнять функции запуска, а также заниматься обработкой данных.

«Ядро действует как посредник между Gooseberry и исполняемым кодом, который может быть написан разработчиками, обеспечивая связь между кубитами и внешним миром», — объясняет Наяк.

Это исследование, по словам Microsoft, представляет собой шаг к функциональному квантовому компьютеру. 

«Нет никаких сомнений в том, что и Gooseberry, и ядро ​​крио-вычислений представляют собой большой шаг вперед в развитии квантовых вычислений. Но исследователям еще предстоит сделать еще много шагов, прежде чем можно будет реализовать полноценный квантовый компьютер. Хотя было бы неплохо усилить один аспект квантовых компьютеров — например, увеличить количество кубитов — существует множество концепций, которые необходимо разработать. На создание таких проектов, как чип Gooseberry и крио-вычислительное ядро, уходят годы, но исследователи параллельно запускают новые квантовые проекты. Идея состоит в том, чтобы поддерживать предшествующую работу новыми идеями, чтобы все компоненты, необходимые для крупномасштабных квантовых вычислений, были на месте», — заключил Наяк.