В Австралии создали первую в мире квантовую интегральную микросхему

Австралийцы сообщили о значительном прогрессе в деле разработки квантовых компьютеров. На основе почти 20-летнего багажа научных работ австралийских коллективов молодая компания из Австралии — Silicon Quantum Computing (SQC) — смогла создать первую в мире квантовую интегральную схему. Чип способен моделировать поведение всего одной молекулы — полиацетилена, но делает это намного лучше классических компьютеров.

Компания Silicon Quantum Computing была создана в 2017 году при участии, в том числе, Университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales, UNSW), учёные которого далеко продвинулись в разработке кремниевых кубитов. На старте Silicon Quantum получила 83 млн австралийских долларов на покупку интеллектуальной собственности австралийского центра квантовых разработок — Centre of Excellence for Quantum Computation and Communications Technology (CQC²T), чем с успехом воспользовалась.

Созданный и произведённый на предприятии в Сиднее квантовый процессор компании SQC — это аналоговое решение для моделирования квантовых состояний молекул. О настоящем квантовом процессоре с возможностью корректировать ошибки компания пока только мечтает. Но даже симулятор молекул обещает прорыв для этой области, когда производство таких чипов будет налажено в коммерческом масштабе.

Квантовый симулятор химических соединений поможет открыть необычные материалы и вещества для фармацевтики и промышленности. Сейчас мы даже не можем представить себе, какими свойствами будут обладать эти материалы, ведь на обычном компьютере подобные расчеты либо невозможны, либо будут длиться годами, столетиями и даже дольше по мере усложнения соединений.

«Это большой прорыв, — сказал основатель SQC, Мишель Симмонс AO (Michelle Simmons AO). — Современные классические компьютеры с трудом справляются с моделированием даже относительно небольших молекул из-за большого количества возможных взаимодействий между атомами. Разработка SQC технологии схем атомного масштаба позволит компании и её клиентам построить квантовые модели для целого ряда новых материалов, будь то фармацевтические препараты, материалы для батарей или катализаторы. Пройдёт совсем немного времени, и мы сможем приступить к реализации новых материалов, которые никогда не существовали ранее».

Для создания первой квантовой интегральной схемы SQC потребовалась реализация трёх отдельных технологий. Во-первых, требовалось создать настолько маленькие атомарного размера элементы, чтобы их энергетические уровни выровнялись, и электроны могли легко проходить через них. Во-вторых, необходимо было реализовать возможность настройки энергетических уровней каждого элемента в отдельности, а также всех элементов вместе, чтобы управлять прохождением квантовой информации.

Наконец, важно было научиться контролировать расстояние между элементами с точностью менее нанометра, чтобы элементы оставались достаточно близко друг к другу, но это не мешало бы квантовому когерентному переносу электронов по цепи. Все три технологические задачи были успешно решены и, как подчёркивают разработчики, это произошло на два года раньше запланированного срока.