Группа исследователей из Принстонского университета создала новый сверхпроводящий кубит, время когерентности которого в 3 раза превышает ранее достигнутые в лабораторных условиях показатели. Разработанный кубит основан на технологии трансMon-кубитов, используемой компаниями Google и IBM. При этом, по данным университета, время когерентности нового кубита в 15 раз выше, чем у кубитов, разработанных технологическими гигантами.

Квантовые компьютеры считаются перспективным направлением в вычислительной технике, способным решать задачи, недоступные для обычных компьютеров. Одним из ключевых параметров кубита является время когерентности – период времени, в течение которого кубит сохраняет информацию до её потери. Потеря информации приводит к ошибкам в вычислениях.

Новый кубит, разработанный в Принстоне, решает эту проблему. ТрансMon-кубиты работают при экстремально низких температурах. Компании Google и IBM используют трансMon-кубиты из-за их высокой устойчивости к помехам и относительной простоты производства. Однако, как показали исследования, увеличение времени когерентности этих кубитов является сложной задачей. Основной причиной является качество материалов, используемых при производстве.

Фото: Princeton University

Принстонские учёные, во главе с Натали де Леон и Эндрю Хуком, предположили, что замена материала может улучшить ситуацию. С помощью химика Роберта Кава они использовали редкоземельный элемент тантал для создания квантовой схемы. Тантал – чрезвычайно прочный материал, устойчивый к агрессивным методам очистки, используемым для удаления загрязнений в процессе производства.

Схема, созданная на сапфировой подложке, показала увеличение времени когерентности, но оставались потери энергии из-за сапфира. Тогда команда заменила сапфировую подложку на высококачественный кремний. Создание кубита на кремниевой подложке оказалось сложной задачей, но в результате был создан трансMon-кубит с временем когерентности в 15 раз больше, чем у кубитов, разработанных Google и IBM.

По словам Хука, простая замена кубита Google Willow на кубит, разработанный в Принстоне, увеличила бы производительность процессора в 1000 раз. Преимущества нового кубита возрастают с увеличением размера системы. Хук предполагает, что гипотетический компьютер с 1000 кубитами будет работать примерно в миллиард раз лучше, чем лучшие современные квантовые компьютеры.