«Ключевая проблема разработки квантовых компьютеров заключается в том, что информация в кубитах попросту не сохраняется достаточно долго», — объясняет соавтор разработки Эндрю Хаук, декан инженерного факультета Принстона и руководитель национального квантового исследовательского центра.
Новый кубит сохраняет когерентность — то есть, способность удерживать квантовую информацию — более одной миллисекунды. Это втрое превышает лучшие лабораторные результаты и почти в пятнадцать раз больше стандарта, который используется в промышленных квантовых процессорах. Для подтверждения результата команда создала работающий квантовый чип на основе нового кубита, продемонстрировав возможность масштабирования технологии.
Секрет успеха кроется в материалах. Инженеры использовали тантал — металл, известный своей способностью помогать чувствительным схемам удерживать энергию, и заменили стандартную сапфировую подложку на высокоочищенный кремний. Вырастить тантал непосредственно на кремнии было технически очень непросто, но результат превзошел самые смелые ожидания.
Соавтор разработки Натали де Леон отмечает, что тантало-кремниевая конструкция не только работает лучше кубитов, разработанных ранее, но и гораздо проще для внедрения в массовое производство: новый кубит совместим с архитектурами, которые используются такими технологическими гигантами, как Google и IBM.
Увеличенное время когерентности позволяет проводить больше операций без накопления ошибок — то, что делает квантовые вычисления практически применимыми. По расчетам разработчиков, если заменить стандартные элементы в современных чипах на «кубит Принстона», производительность систем может возрасти в тысячу, а в теории и в миллиард раз.
Мишель Деворет, главный научный сотрудник по аппаратному обеспечению Google Quantum AI и нобелевский лауреат по физике 2025 года, назвал задачу продления времени жизни квантовых схем «кладбищем» попыток решений и отметил исключительную эффективность новой конструкции.
Изначально применять тантал в квантовых чипах предложил химик Роберт Кава, легендарный исследователь сверхпроводников. Его предположение подтвердилось с блеском: новый кубит действительно стал рекордсменом по стабильности. «Мы показали критические этапы и важные базовые характеристики, которые обеспечат такое время когерентности, и это делает внедрение этой технологии довольно простым для всех, кто работает над масштабируемыми процессорами», — подчеркнула де Леон.
Ранее физики предложили применять в качестве памяти в квантовых компьютерах «кристаллы времени».
