Американский стартап PsiQuantum, специализирующийся на квантовых вычислениях, объявил о значительном прогрессе в решении одной из ключевых проблем на пути к практическому применению этой технологии – производству квантовых чипов в промышленных масштабах.

Компания PsiQuantum использует «фотонные» квантовые вычисления. Этот подход, долгое время считавшийся непрактичным, основан на кодировании данных в отдельных частицах света. Несмотря на ряд преимуществ, таких как низкий уровень шума, высокая скорость работы и естественная совместимость с существующими оптоволоконными сетями, фотонные квантовые вычисления сталкивались с серьёзными техническими проблемами, связанными с управлением быстро движущимися фотонами, их потерей, а также сложностями в создании и детектировании.

В новой статье, опубликованной в журнале Nature, PsiQuantum представила аппаратное обеспечение для фотонных квантовых вычислений, которое, по утверждению компании, может производиться в больших количествах и решает проблему масштабирования системы. Новая платформа включает в себя впечатляющие характеристики, такие как волноводы из нитрида кремния с низкими потерями, высокоэффективные детекторы, способные различать количество фотонов, и практически не имеющие потерь межсоединения.

Компания сообщает о показателе ошибок 0,02% для операций с одним кубитом и 0,8% для создания двух кубитов. Хотя эти цифры могут показаться незначительными, они значительно выше практически нулевого уровня ошибок в чипах современных смартфонов. Тем не менее, эти показатели сопоставимы с лучшими существующими кубитами и являются весьма обнадёживающими.

Одним из ключевых прорывов в системе PsiQuantum является интеграция квантовых вычислений на основе слияния. Эта модель позволяет более эффективно исправлять ошибки по сравнению с традиционными подходами. Разработчики квантовых компьютеров стремятся достичь отказоустойчивости, при которой ошибки могут подавляться неограниченно, если базовый уровень ошибок находится ниже определённого порога.

PsiQuantum разработала свою систему в партнёрстве с производителем полупроводников GlobalFoundries. Все ключевые компоненты – источники и детекторы фотонов, логические вентили и схемы коррекции ошибок – интегрированы на одном кремниевом чипе. Компания утверждает, что GlobalFoundries уже произвела миллионы таких чипов.

Если технология PsiQuantum оправдает свои обещания, то это может ознаменовать начало эры масштабируемых квантовых вычислений. Отказоустойчивый фотонный квантовый компьютер будет обладать значительными преимуществами и более низкими энергетическими требованиями по сравнению с традиционными подходами.

Традиционно лидерами в этой области считались сверхпроводящие схемы, работающие при температурах, близких к абсолютному нулю, которые разрабатывают такие компании, как Google, IBM и Rigetti. Другие подходы включают квантовые вычисления на основе захваченных ионов (IonQ и Honeywell), нейтральных атомов и кремниевых кубитов.