Современная электроника №8/2022

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 32 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2022 ные элементы и связали их с помощью фотонной интегральной схемы. При этом удалось с требуемой точностью расположить модули в нужных местах схемы, соединив алмазные волноводы чипа с алюминий-нитридными волно- водами на платформе. Относительно простой и недорогой процесс изготовления таких кубитов является важным шагом на пути соз- дания надёжной бюджетной кван- товой памяти, предназначенной для масштабируемых квантовых компью- теров. В Японии исследовательской груп- пе из Университета Сага на Кюсю уда- лось реализовать новый метод, кото- рый позволяет производить алмазные пластины площадью около 13 ква- дратных сантиметров. В этом методе применяется сапфировая подложка с иридиевой плёнкой. Благодаря сту- пенчатой структуре сапфир позво- ляет выращивать алмазы при высо- ких температуре и давлении, избегая появления трещин при охлаждении и сводя к минимуму поглощение азота. Эти изделия уже получили свое назва- ние: «бриллианты Кензан – Kenzan Diamond». Такие большие алмазные пластины можно будет использовать в производ- стве чипов для квантовых компьюте- ров [53]. Можно отметить, что сильно выра- женная чувствительность кубитов на основе дефектов в кристаллической решётке, являясь недостатком в кван- товых приложениях, одновременно служит преимуществом при изготов- лении ультрамалых сенсоров. В этой статье были рассмотрены только основные наиболее популярные типы кубитов. Направление исследова- ния в области квантовых вычислений постоянно развивается. Рассмотреть все новые гипотезы и разработки в одной статье не представляется воз- можным. Например, руководитель про- екта Четан Наяк из Microsoft недавно заявил, что компания достигла значи- тельных успехов в разработках «топо- логических кубитов». В этих новых кубитах используется совершенно новый физический процесс, известный как легендарный нулевой узел Майо- раны (Majorana zero node). По словам Четан Наяка, учёным из Microsoft уда- лось создать топологическую сверхпро- водящуюфазу и сопутствующие ей май- орановские нулевые моды [54]. Яркие сообщения появляются в свя- зи с успехами в разработках совершен- но нового типа кубитов, получивших название «кутрит», или «квантовый трит» (qutrit). Эта новая информацион- ная единица квантовой физики может находиться в суперпозиции трёх вза- имно ортогональных квантовых состо- яний [55]. Существует ещё много разных инте- ресных проектов, таких, например, как: логические кубиты со встроенной кван- товой коррекцией ошибок в виде моле- кулярных наномагнетиков; оптические считыватели в октаэдрических ком- плексах Ni (II) для приложений кван- тового зондирования; двухкубитное спинтронно-фотоэлектрохимическое производство водорода с использова- нием возбуждения поверхностного плазмонного резонанса; использова- ние ареновых лигандов и другие экзо- тические разработки [56]. Возможно, к некоторым из этих про- ектов мы вернёмся в следующих статьях. В заключение этой части статьи отме- тим, что в начале 2000-х, после того как постепенно стало приходить понима- ние того, что современный технологи- ческий уровень из-за шумов и декоге- рентности не позволяет в ближайшем обозримом будущем создать UDQGC, содержащий десятки тысяч кубитов, наступила «эпоха шумных квантовых компьютеров» (Noisy Intermediate-Scale Quantum era – NISQ). Это значит, что мы находимся на ранних стадиях развития квантовых вычислений, и впереди ещё очень мно- го непредсказуемых технологических и научных открытий. Высокий уровень шума – это то, что мешает современ- ным квантовым компьютерам прово- дить те сложные вычисления, кото- рые были задуманы при создании этих устройств. Слово «Intermediate-Scale – промежуточный» определяет переход- ный уровень, на котором были сформу- лированы цели и задачи, и переходит на новый этап поиска идей и техноло- гий, необходимых для решения этих задач [57]. О квантовых вычислителях эпохи NISQ будет рассказано в следующей части статьи. Для тех, кто заинтересовался вопро- сами квантовых вычислений и хотел бы изучить этот предмет более подробно, можно рекомендовать кембриджский курс лекций «Quantum Computation and Quantum Information», Michael A. Nielsen & Isaac L. Chuang [58]. Литература 1. URL: https://thequantuminsider.com/2019/ 09/25/quantum-godfathers-1-david- deutsch-quantum-computings-lost-founder/. 2. URL: https://quantum-computing.ibm.com/ composer/docs/iqx/guide/shors-algorithm. 3. URL: https://arxiv.org/pdf/1312.2316.pdf. 4. URL: https://qiskit.org/textbook/ ch-algorithms/grover.html. 5. URL: https://arxiv.org/abs/cond- mat/9701055. 6. URL: https://www.wikihero.net/en/ DiVincenzo%27s_criteria. 7. URL: https://journals.aps.org/pra/pdf/ 10.1103/PhysRevA.57.120. 8. URL: https://uwaterloo.ca/institute-for- quantum-computing/quantum-101/ quantum-information-science-and- technology/what-qubit. 9. URL: https://www.newscientist.com/ article/mg25133493-200-why-it-might-be- impossible-to-build-a-practical-quantum- computer/. 10. URL: https://22century.ru/popular-science- publications/quantum-superposition. 11. URL: https://www.researchgate.net/ publication/253418427_Qubit_quantum_ mechanics_with_correlated-photon_ experiments. 12. URL: https://www.globaltimes.cn/page/ 202110/1237312.shtml. 13. URL: https://www.nature.com/articles/ 35017505. 14. URL: https://www.news.ucsb.edu/2014/ 014074/superconducting-qubit-array- points-way-quantum-computers. 15. URL: https://www.sciencephoto.com/ media/952763/view/ibm-quantum- computer-7-qubit-processor. 16. URL: https://arxiv.org/abs/1904.06560. 17. URL: https://www.materialstoday.com/ characterization/products/oxford- instruments-triton-cryofree/. 18. URL: https://newsroom.ibm.com/media- quantum-innovation?keywords=quantu m&l=100. 19. URL: https://www.researchgate.net/ publication/220435879_Recent_results_in_ trapped-ion_quantum_computing_at_NIST. 20. URL: http://iontrap.umd.edu/wp-content/ uploads/2013/10/electromagnetic-traps- for-charged-and-neutral-particles-Paul.pdf. 21. URL: https://pennylane.ai/qml/demos/ tutorial_trapped_ions.html. 22. URL: https://www.nist.gov/news-events/ news/2015/12/nist-adds-quantum- computing-toolkit-mixed-atom-logic- operations. 23. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/ Trapped_ion_quantum_computer#/media/ File:Quantum_Computing;_Ion_Trapping_ (5941055642).jpg.