Российские учёные разработали эффективное решение для объединения квантовых и классических процессоров, что открывает путь к созданию более стабильных гибридных вычислительных систем. Квантовые устройства значительно превосходят по скорости традиционные полупроводниковые чипы, однако требуют взаимодействия с классическими компонентами, обеспечивающими управление и обмен данными.
Об этом пишет RT.Исследователи из НИТУ МИСИС, МГУ, Российского квантового центра и центра нанофабрикации СП «Квант» предложили новый подход к интеграции таких систем. Как сообщили в пресс-службе МИСИС, разработка позволит повысить устойчивость квантовых компьютеров и обеспечить их корректную работу даже при экстремально низких температурах.
Работа квантовых устройств основана на принципе суперпозиции — способности частиц, например, фотонов, существовать одновременно в нескольких состояниях. Если в классических микросхемах бит может быть либо 0, либо 1, то квантовый эквивалент — кубит — способен находиться во множестве состояний одновременно, что обеспечивает колоссальную вычислительную мощность.
Тем не менее квантовые процессоры требуют поддержки со стороны классических чипов, которые управляют состояниями кубитов и обрабатывают результаты вычислений. Основная сложность в том, что квантовые системы функционируют при температурах, близких к абсолютному нулю, где обычная электроника теряет работоспособность. Кроме того, сверхпроводящие схемы крайне чувствительны к шумам и искажениям данных.
Чтобы преодолеть эти ограничения, учёные применили и усовершенствовали технологию flip-chip, позволяющую соединять квантовые и классические микросхемы «лицом к лицу».
Специалисты пояснили, что индий был выбран из-за своей пластичности и низкой температуры плавления, благодаря чему он сохраняет сверхпроводящие свойства при рабочих температурах кубитов. Однако плохая адгезия индия к алюминию потребовала введения промежуточного титанового слоя, который обеспечивает сцепление и предотвращает диффузию металлов. Дополнительный слой платины устранил проблему хрупких соединений, возникавших между слоями индия и титана.
Эксперименты подтвердили стабильную работу всех типов связей при низких температурах, а характеристики резонаторов совпали с теоретическими расчётами. Учёные отметили, что по мере роста числа кубитов для более мощных квантовых систем потребуется размещение управляющих чипов ближе к вычислительным элементам. Это позволит повысить эффективность связи и снизить затраты на производство устройств.
Авторы исследования подчеркнули, что их технология может стать основой для разработки будущих многоэлементных квантовых систем, способных значительно превзойти современные суперкомпьютеры по вычислительной мощности.
Ранее сообщалось, что в РФ разработали систему для ловли хакеров, которую сравнили с рыбалкой.
Свежие комментарии