Новый квантовый чип Принстона знаменует значительный шаг к квантовому превосходству

Инженеры Принстонского университета создали сверхпроводящий кубит, который сохраняет когерентность более 1 миллисекунды — в три раза дольше, чем лучшие современные разработки, и почти в 15 раз превышает стандарт промышленных квантовых процессоров. Ключевым нововведением стало сочетание тантала — металла с минимальными поверхностными дефектами — и высокочистого кремния в качестве подложки вместо традиционного сапфира. Исследователи не только продемонстрировали рекордное время жизни кубита, но и создали функционирующий квантовый чип, подтверждающий совместимость с архитектурами Google и IBM.

Проблема потери энергии из-за микроскопических поверхностных дефектов в металле была главным препятствием для улучшения трансмонов (кубитов). Тантал оказался идеальным решением благодаря исключительной устойчивости к загрязнению и способности выдерживать агрессивные процедуры очистки. Переход на кремниевую подложку устранил основной оставшийся источник потерь. Комбинация этих материалов с усовершенствованными технологиями производства привела к наибольшему единичному улучшению времени когерентности за более чем 10 лет.

Разработка обладает экспоненциальными преимуществами при масштабировании: замена ключевых компонентов в процессоре Google Willow на принстонский подход может увеличить его производительность в 1000 раз. Поскольку преимущества растут экспоненциально с увеличением числа кубитов, теоретический 1000-кубитный компьютер мог бы работать в 1 миллиард раз эффективнее. Открытие особенно значительно, поскольку решает проблему материальных дефектов, идентифицированную Google как главное препятствие для их новейшего процессора.