Исследователи Принстонского университета разработали сверхпроводящий кубит, который работает более одной миллисекунды, утроив предыдущие лабораторные рекорды и ознаменовав наибольшее единичное улучшение времени когерентности в квантовых вычислениях более чем за десятилетие. Прорыв, опубликованный в Nature 5 ноября, устраняет одно из наиболее устойчивых препятствий, мешающих практическим квантовым компьютерам стать реальностью.
«Реальная проблема, то, что мешает нам иметь полезные квантовые компьютеры сегодня, заключается в том, что вы создаете кубит, а информация просто не сохраняется долго», — сказал Эндрю Хук, декан инженерного факультета Принстона и со-главный исследователь проекта. «Это следующий большой скачок вперед».
Революционный подход к материалам продлевает время жизни квантовой информации
Команда Принстона достигла рекордных результатов благодаря двойной инновации в материалах. Они заменили традиционные алюминиевые компоненты на тантал и заменили обычную сапфировую подложку на высококачественный кремний — стандартный материал компьютерной индустрии. Эта комбинация тантала и кремния потребовала преодоления значительных технических проблем, но в конечном итоге раскрыла то, что исследователи описывают как «глубокий потенциал».
Время когерентности нового кубита, превышающее одну миллисекунду, представляет собой почти 15-кратное улучшение по сравнению с отраслевыми стандартами для крупномасштабных квантовых процессоров. Соруководитель исследования Натали де Леон, содиректор Квантовой инициативы Принстона, подчеркнула, что их дизайн не только превосходит существующие версии, но и оказывается проще в массовом производстве. «Наши результаты действительно продвигают современный уровень техники», — сказала де Леон.
Исследование получило признание от Мишеля Деворе, главного научного сотрудника по аппаратному обеспечению в Google Quantum AI и недавнего лауреата Нобелевской премии по физике 2025 года. Деворе, который назвал задачу продления времени жизни кубитов «кладбищем» провалившихся идей для многих физиков, высоко оценил настойчивость команды Принстона. «У Натали действительно хватило смелости следовать этой стратегии и заставить её работать», — сказал Деворе.
Влияние на отрасль и потенциал масштабирования
Последствия этого прорыва выходят далеко за рамки лабораторных условий. Хоук предположил, что интеграция компонентов Принстона в самый передовой квантовый процессор Google может позволить ему работать в 1000 раз лучше. Преимущества возрастают экспоненциально с увеличением размера системы, что означает, что гипотетический 1000-кубитный компьютер, использующий дизайн Принстона, может работать примерно в один миллиард раз эффективнее, чем современные технологии.
Исследовательская группа создала полностью функционирующий квантовый чип для проверки производительности своего кубита, устранив критические препятствия для эффективной коррекции ошибок и промышленной масштабируемости. В их подходе используются трансмонные кубиты — того же типа, что применяются ведущими компаниями, включая Google и IBM, — что делает технологию легко адаптируемой к существующим квантовым системам.
Эта разработка появляется в момент, когда индустрия квантовых вычислений достигает того, что эксперты называют точкой перелома, а такие крупные игроки, как IBM и Google, заявляют, что смогут создать квантовые компьютеры промышленного масштаба к концу десятилетия. Достижение Принстона решает одну из двух основных проблем, выявленных квантовыми исследовательскими центрами Министерства энергетики: недостаточное время когерентности и ограничения масштабируемости.
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09687-4
https://phys.org/news/2025-11-superconducting-qubit-millisecond-primed-industrial.html
Комментариев нет:
Отправить комментарий