Ученые переносят квантовую оптику на чип, открывая путь к масштабируемым квантовым компьютерам

Германия сделала еще один крупный шаг на пути к созданию масштабируемых квантовых компьютеров с запуском SmaraQ — совместной исследовательской инициативы, которая интегрирует квантовую оптику непосредственно на чип. Проект, реализуемый компаниями QUDORA Technologies GmbH, AMO GmbH и Институтом прикладных исследований твердотельной физики Фраунгофера (Fraunhofer IAF), направлен на замену громоздких оптических систем компактными, чиповыми решениями, которые позволят сделать ионные квантовые компьютеры более эффективными и масштабируемыми.

Переосмысление оптического управления для ионных систем

В основе SmaraQ лежит прорыв в области фотонной интеграции. Традиционные ионные квантовые компьютеры полагаются на сложные конфигурации зеркал и линз для направления лазерных лучей с целью управления кубитами — такая схема становится все более сложной по мере роста систем. Каждый ион, выступающий в роли кубита, должен быть точно адресован лазерным излучением для выполнения таких операций, как инициализация и охлаждение. Сохранение этой точности для сотен или тысяч кубитов оставалось фундаментальной проблемой для масштабирования.

SmaraQ решает эту проблему путем разработки ультрафиолетовых (УФ) волноводов и фотонных компонентов, состоящих из нитрида алюминия (AlN) и оксида алюминия (Al₂O₃). Эти материалы используются для создания интегрированных на чипе волноводов, которые могут направлять свет непосредственно к кубитам с нанометровой точностью. Этот подход устраняет необходимость в крупногабаритной свободно-пространственной оптике, значительно сокращая размер системы и повышая ее надежность.

«Интеграция на чипе представляет собой путь вперед для ионных квантовых вычислений», — заявил д-р Майк Шеллер, руководитель направления фотоники в QUDORA, в пресс-релизе. «Мы создаем волноводные структуры в нанометровом масштабе, в десять тысяч раз тоньше человеческого волоса, которые доставляют свет с ювелирной точностью именно туда, где это требуется нашим ионным кубитам».

Такая интеграция не только повышает оптическую стабильность, но и способствует массовому производству квантовых процессоров с использованием проверенных полупроводниковых методов производства, что является ключевым шагом на пути к более широкому внедрению технологии квантовых вычислений.

Сотрудничество, основанное на взаимодополняющем опыте

SmaraQ объединяет трех ключевых партнеров, каждый из которых вносит свой уникальный технический опыт. QUDORA Technologies, выступая в роли координатора проекта, отвечает за интеграцию фотонных систем в свою архитектуру квантовых вычислений на пойманных ионах и продвижение коммерциализации по окончании проекта. Проприетарная технология компании NFQC (Next-Generation Field Quantum Computing) известна достижением высокой когерентности кубитов и прецизионного управления, устанавливая ориентиры в области ионных систем.

Институт Фраунгофера IAF вносит свой вклад благодаря специализации в материаловедении, разрабатывая эпитаксиальные тонкопленочные пластины AlN исключительного качества, которые служат основой для фотонных компонентов. Тем временем AMO GmbH применяет свои передовые возможности нанопроизводства для создания и нанесения рисунка этих компонентов на чипы с использованием передовой литографии. Вместе эти усилия формируют производственную цепочку критически важных для квантовых вычислений материалов и компонентов на территории Германии, что является стратегическим преимуществом для сохранения технологической независимости.

Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/uchenye-perenosyat-kvantovuju-optiku-na-chip-otkryvaya-put-k-masshtabiruemym-kvantovym-kompjuteram/

квантовая_оптика чип квантовый_компьютер