Японская Hitachi сообщила о результатах совместной работы с Токийским научным университетом: инженеры и ученые предложили новый подход к управлению кремниевыми кубитами. Суть разработки в том, что на кубит подают непрерывное микроволновое воздействие, а затем дополнительно «ведут» его за счет фазового контроля этого излучения. Такой тандем, как утверждает компания, одновременно продлевает время сохранения квантового состояния и повышает точность выполнения базовых операций.
Главная проблема кремния, который массово применяется в полупроводниковой отрасли, давно известна: квантовое состояние в нем легко «сыпется» из‑за шумов. Источник помех — даже крошечная доля изотопа 29Si, присутствующая в материале. Ранее рассматривались варианты с использованием специально очищенного кремния с пониженным содержанием 29Si, но у такого решения есть слабые места: сложность закупок, высокая цена и вопросы к масштабированию и серийному выпуску.
Hitachi делает ставку на технологию CCD (Concatenated Continuous drive). При непрерывном микроволновом облучении кубит переводится в менее чувствительное к шуму «dressed»-состояние. Дальше добавляется фазовая модуляция во времени, формирующая еще более устойчивый режим, который в компании описывают как состояние двойной обработки. За счет «непрерывного облучения плюс фазовой модуляции» внешние помехи как бы усредняются, и вероятность накопления ошибок заметно падает.
В итоге кубит становится менее уязвим не только к шуму от 29Si, но и к помехам самой системы управления, включая небольшие колебания мощности микроволн. Отдельно подчеркивается, что точная настройка фазовой модуляции позволила добиться высокой gate fidelity: в экспериментах продемонстрировали точность управления 99,1% даже на обычных кремниевых материалах, которые считаются шумными.
По мнению разработчиков, ключевое преимущество подхода в том, что он работает на промышленном кремнии, а значит, открывает более прямой путь к массовому производству и наращиванию числа кубитов. Высокая устойчивость к внешним воздействиям и разбросу параметров между устройствами должна помочь и при интеграции больших массивов кубитов, где неизбежны отклонения в управлении.
Hitachi также напомнила о своей стратегии исследований в «следующей» области и заявила, что в квантовом направлении намерена ускорять практическое внедрение вместе с партнерами в Японии и за рубежом, включая RIKEN. В планах — развитие кооперации бизнеса, науки и государства, международная стандартизация и вывод кремниевых квантовых компьютеров в облако к 2027 году, чтобы расширить их применение для социальных и промышленных задач. Результаты работы опубликованы в журнале npj Quantum Information (источник: response.jp).
