Voisiko hiili olla kvanttilaskennan tulevaisuus?

Korkealaatuiset kubitit alkavat oikeasta materiaalista ja sellaisen on näkemyksensä mukaan löytänyt Pariisin École Normale Supérieuren fysiikan laboratoriosta syntynyt spin-off-yritys C12.

Tammikuussa 2020 kaksoisveljekset Matthieu ja Pierre Desjardins perustivat yrityksen vauhdittaakseen laboratorion tutkimaa lupaavan uuden kvanttiteknologian kehitystä.

C12 -yhtiössä rakennetaan kvanttitietokoneita valmistamalla korkealaatuisia kubitteja käyttäen erittäin puhtaita materiaaleja ja täydellisiä prosesseja jokaisen yksittäisen elektronin hallitsemiseksi. Yhtiössä uskotaan, että hiilestä tulee keskeinen osa seuraavan sukupolven kvanttilaitteistoa – ja Nature Communicationsissa julkaistu uusi läpimurtotutkimus vahvistaa tieteellisesti yhtiön lähestymistapaa.

Hiilinanoputket tarjoavat: poikkeuksellinen materiaalin puhtauden, minimaalisen varauksen ja magneettinen kohinan sekä isotooppitekniikan entistä puhtaampien ympäristöjen saavuttamiseksi

Nämä ominaisuudet tekevät niistä ihanteellisia ehdokkaita korkealaatuisten spin-kubittien rakentamiseen. Yhdessä patentoidun valmistusprosessin kanssa, joka mahdollistaa tarkan integroinnin kvanttisiruihin, yhtiö voi skaalata tätä teknologiaa johdonmukaisesti ja hallitusti.

Ratkaisevaa on, että järjestelmä kytkee kvanttipiirit mikroaaltoväylään – koplanaariseen resonaattoriin, joka mahdollistaa kubittien välisen pitkän kantaman kytkennän. Tämä on olennaista skaalautuvuuden kannalta: se vähentäisi tiheiden spin-kubittimatriisien ohjauksen monimutkaisuutta, yksinkertaistaisi viuhka-aluetta ja loisi mahdollisuuden rajapinnan lähellä olevan klassisen logiikan kanssa – tärkeä askel kohti tulo-/lähtö pullonkaulojen voittamista laajamittaisissa kvanttipiireissä.

Mikroaaltoväylä tukee myös potentiaalisesti nopeaa ja multipleksoitua luentaa, mikä on kvanttivirheenkorjauksen keskeinen vaatimus. Kubittiyhteyksien parantaminen avaa arkkitehtonisen joustavuuden, jota tarvitaan seuraavan sukupolven tehokkaisiin kvanttivirheenkorjauskoodeihin.

Yhdessä École Normale Superieuren (ENS) yhteistyökumppaneiden kanssa he osoittivat pisimmän koskaan hiilipohjaisessa kvanttipiirissä saavutetun koherenssiajan: 1,3 mikrosekuntia. Se on 100-kertainen parannus aiempiin hiilipohjaisiin tuloksiin verrattuna ja 10-kertaisesti parempi kuin piikubiteilla vastaavissa olosuhteissa.

Merkillepantavaa on, että tämä tulos saavutettiin 300 millikelvinillä, mikä on suhteellisen korkea käyttölämpötila verrattuna muihin johtaviin kubittialustoihin, kuten suprajohtaviin kubitteihin. Tämä terminen kestävyys on hiilipohjaisten piirien toinen etu – se mahdollistaa tiheämmät siruarkkitehtuurit ja yksinkertaistaa kryogeenisiä vaatimuksia, jotka molemmat ovat skaalauksen kannalta kriittisiä tekijöitä.

Aiheesta aiemmin:

Uutta kvanttilaskentaprotokollaa kuditeilla, ei kubiteilla.

Tinapohjaisten kubittien signaalit selkenevät

Kubitti, jossa on sisäänrakennettu virheenkorjaus