Крошечные кубиты от Intel: важный шаг к квантовым компьютерам

Intel тестирует чипы на так называемых спиновых кубитах (spin qubit), созданных на ее фабрике D1D в штате Орегон. Это самый маленький квантовый компьютерный чип Intel — в несколько раз меньше ластика на кончике карандаша. При изготовлении новых чипов используются то же оборудование, что и при выпуске обычных процессоров.

Кубиты Intel необыкновенно малы — ловушки для электронов достигают всего 50 нм в ширину. Их можно рассмотреть только в электронный микроскоп. В диаметре одного человеческого волоса может поместиться 1,5 тыс. таких кубитов. Это в перспективе должно привести к появлению квантового компьютера, содержащего тысячи и даже миллионы кубитов.

Новые чипы Intel не содержат транзисторов – основы современных компьютеров. Вместо этого используются кубиты (сокращение от «квантовые биты»), которые содержат по одному электрону каждый. Электрон, который может одновременно находиться во множестве спиновых состояний, обеспечивает больше вычислительной мощности, чем транзисторы, что и является основой квантовой вычислительной техники.

Основное неудобство: новые чипы работают при экстремально низких температурах, которых требуют квантовые компьютеры — около -460 градусов по Фаренгейту или -273 градусах по Цельсию.

Джим Кларк, директор Intel по квантовой технике, недавно продемонстрировал два изделия, созданные по разным технологиям, которые Intel применяет для изготовления квантовых чипов.

Одним из изделий оказался 49-кубитный чип Tangle Lake, представленные компанией в январе на выставке CES 2018. Тестирование этих чипов началось в мае в Делфтском техническом университете в Нидерландах. Чипы упакованы в материал, который выдерживает воздействие низких температур, необходимых для их работы, и при этом пропускает сигнал. В Tangle Lake используются так называемые сверхпроводящие кубиты.

Второй продукт, продемонстрированный Кларком во время интервью, представляет собой нечто новое — полную пластину экспериментальных чипов на спиновых кубитах, находящихся в зависимости от спина одиночных электронов. В отличие от сверхпроводящих кубитов, которые достигли в своем развитии уровня чипов с 10-50 кубитами, спиновые кубиты пока что находится на уровне пары кубитов на чип, то есть отстают на несколько лет.

Тем не менее, спиновые кубиты по ряду причин являются более перспективными, чем сверхпроводящие. Во-первых, они могут работать при более высоких температурах — на 1 кельвин выше абсолютного нуля, а не на одну сотую кельвина выше, как сверхпроводящие. Не думайте, что разница мала. Она огромна с точки зрения разработки систем охлаждения и энергетической затратности этих систем.

По материалам Tom's Hardware Guide, Cnews