Германската компания NVision разработи молекулярен кубит – основен компонент на квантовия компютър, при който квантовата информация се пренася от електронния спин на отделна органична молекула, а не на атом. Това постижение може да се окаже толкова революционно за квантовите платформи, колкото появата на OLED технологията за дисплеите: то обещава решение, което е мощно, бързо, достъпно и потенциално може да се превърне в окончателен стандарт.
Иновацията е в сферата на квантовите системи, в които отделните кубити обменят информация чрез фотони – кванти светлина. Изследователите успешно демонстрираха възможността за управление на спина на единична молекула и оптично отчитане на нейното състояние.
С други думи, концепцията е доказана. Целите на разработчиците обаче са изключително амбициозни – те предвиждат технологията да бъде внедрена в центрове за данни най-късно до 2030 г.
В основата на разработката стои веществото карбен – органично съединение, съдържащо въглероден атом с два несдвоени електрона. За да бъде стабилизирана, молекулата е вградена в кристална матрица, съставена от структурно подобно органично съединение. При температура 4,5 K (приблизително −268,7 °C) изследователите възбуждат молекулата с помощта на лазер и регистрират излъчените фотони.
Отделната оптична линия има ширина 38 MHz, като централната ѝ честота остава стабилна в продължение на повече от час, демонстрирайки отклонение (дрифт) от едва около 2,4-2,6 MHz. Електронният спин се управлява чрез микровълнови импулси, като се постига време на кохерентност от 2,2 ms.
Следващият етап включва интегриране на молекулярни кубити с фотонни интегрални схеми, които насочват и обработват светлината върху чип. За тази цел NVision си партнира с американската компания HyperLight, специализирана във фотоника, базирана на тънкослоен литиев ниобат. Молекулярният материал може да бъде нанесен като тънък слой директно върху фотонните чипове.
Според Nvision, архитектурата е проектирана така, че да издържа на загуба на до 70% от фотоните, което потенциално позволява използването на стандартна силициева фотоника. В резултат на това производството на фотонни чипове за квантови компютри може да се осъществява в съществуващи производствени бази, без да са необходими каквито и да е промени по производствените линии.
Представената технология предлага редица предимства пред досега познатите видове кубити – от тези, изискващи криогенни системи, до базираните на студени атоми. Молекулярните кубити позволяват създаване на дискретни масиви от кубити, които не се влияят негативно от интерфейси или съседни кубити. Те дават възможност за конфигуриране на множество квантови състояния в рамките на една молекула.
Органичните филми, съдържащи кубитите, се нанасят лесно върху фотонни схеми, а съществуващите производствени мощности вече са оборудвани за изпълнението на тези процеси. Накратко, разработчиците определят това като революция в света на квантовите компютри.
Следващата цел на NVision е да мащабира системата до 1000 физически кубита, с по-нататъшен преход към 1000 устойчиви на грешки (отказоустойчиви) логически кубита до 2030 г.
