Krzemowy komputer kwantowy w trzech krokach

Brytyjski startup Quantum Motion opracował pierwszy na świecie uniwersalny komputer kwantowy, wykorzystując standardowy proces produkcji chipów krzemowych. Maszyna została zbudowana w oparciu o technologię wytwarzania układów CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), stosowaną powszechnie w produkcji układów scalonych do urządzeń takich jak smartfony, laptopy czy aparaty cyfrowe.

System łączy kwantową jednostkę przetwarzania (QPU) z interfejsem użytkownika oraz standardowym oprogramowaniem sterującym. W jego skład wchodzi specjalistyczna warstwa, która działa pomiędzy programem kwantowym wysokiego poziomu (algorytmem) a fizycznym sprzętem kwantowym, tworząc kompletną platformę do obliczeń kwantowych. Wykorzystuje spinowe kubity – rodzaj kubitu, który koduje informacje kwantowe w spinie (wewnętrznym momencie pędu) cząstki elementarnej, najczęściej pojedynczego elektronu. W badaniach przeprowadzonych przez Quantum Motion we współpracy z University College London (UCL) osiągnięto 98-procentową dokładność w bramkach dwukubitowych, co stanowi jeden z najlepszych wyników w klasie układów kwantowych opartych na krzemie.

Maszyna stworzona przez firmę charakteryzuje się również stosunkowo niewielkimi wymiarami. Mieści się w trzech kompaktowych szafach serwerowych (o szerokości niecałych 50 cm), w tym chłodziarkę oraz zintegrowaną elektronikę sterującą, która manipuluje kubitami i generuje ekstremalnie niskie temperatury niezbędne do utrzymania ich delikatnych stanów kwantowych. System jest obecnie wdrożony w brytyjskim Narodowym Centrum Komputerów Kwantowych (NQCC), laboratorium zajmującym się komputerami kwantowymi, finansowanym głównie z brytyjskiego programu badań i innowacji (UKRI).

Mirosław Usidus