Австралийско-германский стартап Quantum Brilliance заявил о создании квантового микропроцессора, который можно будет поместить в корпус размером с обычную графическую карту. Он работает при комнатной температуре и превосходит по производительности огромные современные квантовые суперкомпьютеры, требующие криогенного охлаждения. Но и это не все — инженеры компании уверены, что смогут настолько еще уменьшить свою разработку, что она поместится в мобильном устройстве.
Современные квантовые компьютеры — громадные и крайне чувствительные машины. Их необходимо изолировать от всего, что может нарушить вычисления. Для этого их помещают в вакуумные камеры, где на кубометр пространства остается всего несколько молекул, и окружают электромагнитными полями.
Кроме того, таким машинам требуется низкая температура. Любой атом теплее абсолютного нуля по определению находится в состоянии вибрации, а температура выше 10–15 тысячных градуса выше этой отметки мешает кубитам поддерживать когерентность. Поэтому большинству квантовых компьютеров для корректной работы необходимо сложное оборудование криогенного охлаждения, пишет New Atlas.
Все эти условия не слишком соответствуют образу доступного и портативного квантового компьютера, но стартап Quantum Brilliance заявил о разработке квантового микропроцессора, который отлично работает при комнатной температуре. Пока он размером с одну стойку, но вскоре уменьшится до графической карты, а потом сможет поместиться и внутри мобильного устройства.
Состоит квантовый компьютер Quantum Brilliance, судя по технической документации, из массива процессорных узлов, каждый из которых содержит так называемый NV-центр (азотно-замещенную вакансию в алмазе) и кластер ядерных спинов. Спины ядер выступают в качестве кубитов компьютера, а NV-центры выполняют роль транспорта для операций с множеством кубитов. Квантовые вычисления управляются посредством радиочастот, микроволн, оптических и магнитных полей.
На самом деле, кубиты, действующие при комнатной температуре, существуют в экспериментальной науке свыше 20 лет. Достижение стартапа в том, что он придумал, как можно изготовить и собрать все необходимые крошечные элементы вместе, а также уменьшить и интегрировать управляющие структуры, необходимые для получения и обработки информации.
«Мы используем фундаментальное свойство ядерного спина, а не спина электрона, — объяснил Марк Маттингли-Скотт, руководитель немецкого филиала компании. — Атом менее чувствителен к температурным колебаниям, например, чем электрон, поэтому мы можем повысить температуру до комнатной. В NV-центре есть дыра, с помощью которой мы можем взаимодействовать с кубитами. Взаимодействий много, так что мы в потенциале получаем несколько кубитов на одну вакансию».
Стартап уже построил несколько 5-кубитных процессоров размером со стойку, а в 2025 году планирует выйти на рынок с «квантовым ускорителем» на 50 кубитов. Примерно через десять лет разработчики надеются выпустить систему на чипе для мобильных устройств.
Для работы квантовых компьютеров на основе фотонов нужны мощные магниты и сверхнизкая температура, которые позволяют получить закрученный свет. Японские ученые нашли способ получить такой свет при комнатной температуре и без магнитов.