Квантовые вычисления основываются на манипуляциях с кубитами — квантовыми аналогами классических битов. Существуют различные методы их создания: некоторые физики применяют сверхпроводящие цепи, тогда как другие используют фотоны или захваченные ионы.
Команда стартапа Silicon Quantum Computing (SQC), расположенного в Сиднее, выбрала свой путь, сделав акцент на атомах фосфора в кремнии: это привело к созданию самого точного квантового чипа в мире.
Основой разработки является принципиально новая архитектура под названием «14/15» — по номерам кремния и фосфора в периодической таблице Менделеева. Ученым удалось с высокой точностью разместить отдельные атомы фосфора внутри сверхчистых кремниевых пластин. «Это наименьший размер элемента в кремниевом чипе — 0,13 нанометра, что на два порядка меньше стандартов ведущих производителей микросхем», — отметила руководитель компании Мишель Симмонс.
На экспериментальном чипе с девятью ядерными и двумя атомными кубитами достигнуты показатели точности от 99,5 до 99,99%. Это первая в мире демонстрация атомных кремниевых квантовых вычислений на нескольких отдельных кластерах кубитов.
Одиннадцать кубитов может показаться небольшим числом на фоне систем с сотнями и тысячами кубитов у конкурентов. Тем не менее, исследователи подчеркивают, что их архитектура имеет принципиальную возможность масштабирования и может послужить основой для процессоров с миллионами функциональных кубитов.
Главным преимуществом данного подхода является крайне низкий уровень ошибок. Основная проблема квантовых вычислений заключается в их высокой уязвимости: электромагнитные помехи, колебания температуры и другие факторы могут приводить к потере информации кубитами. Большинство платформ вынуждены выделять значительную часть кубитов для исправления ошибок. При этом чем больше система, тем больше ресурсов уходит на эту задачу.
Архитектура 14/15 позволяет значительно уменьшить сопутствующие затраты. Ядерные спины атомов фосфора сохраняют квантовое состояние надолго, а так называемые ошибки переворота бита возникают крайне редко. «Нам необходимо корректировать только фазовые ошибки, поэтому коды коррекции значительно компактнее, а вся система требует меньше ресурсов», — подчеркивает Симмонс.
В начале 2025 года команда продемонстрировала рекордную точность выполнения алгоритма Гровера — стандартного теста для квантовых компьютеров. Система показала 98,87% от теоретического максимума, и это без какой-либо коррекции ошибок поверх базовых кубитов. Этот результат превышает достижения IBM и Google, хотя те работают с десятками и сотнями кубитов.
