Команда инженеров из Массачусетского технологического института (MIT) выбрала из множества вариантов кубиты на центрах окраски алмаза, или NV-центрах. Это, фактически, искусственные атомы, способные переносить квантовую информацию. Поскольку центры окраски алмазов — твердотельные системы, изготовление кубитов сравнимо с современными технологиями производства полупроводников. Кроме того, они компактные и обладают относительно длительным временем когеренции, то есть периодом стабильности. Вдобавок, центры окраски алмазов можно соединять, или спутывать удаленно с другими кубитами, находящимися на большом расстоянии.

Считается, однако, что негомогенность центра окраски алмазов — это недостаток по сравнению с ионами или нейтральными атомами. Команде из MIT удалось обратить этот недостаток в преимущество, использовав разнообразие искусственных атомов, у каждого из которых своя спектральная частота. Это позволило наладить связь с каждым отдельным атомом при помощи напряжения, чтобы они резонировали с лазерным лучом.

Трудность заключалась в том, чтобы добиться такого эффекта в большом масштабе, сообщает MIT News. Преодолеть ее исследователи смогли, встроив большой массив кубитов в чипы КМОП. Этот чип можно снабдить встроенной цифровой логикой, которая быстро и автоматически меняет конфигурацию напряжения, обеспечивая контроль над кубитами и позволяя им достигать полного взаимодействия. Для создания КМОП, исследователи разработали техпроцесс переноса «микрочиплетов» на монтажную шину.

«Это компенсирует негомогенную природу этой системы, — пояснил Ли Линьсэн, главный автор статьи. — С этой платформой КМОП мы можем быстро и динамично настраивать частоты всех кубитов».

Таким методом исследовали собрали чип на 4000 с лишним кубитов, которые можно настроить на одну частоту, удерживая их спины и оптические свойства. Также они создали цифровую копию устройства, которая позволит лучше разобраться в причинах наблюдаемого феномена и определить, как повысить эффективность этой архитектуры. В будущем исследователи намерены оптимизировать производительность системы, взяв более качественные материалы для кубитов и разработав более точные процессы контроля.

Ученые из Швейцарии достигли недавно первого управляемого взаимодействия двух спиновых кубитов в привычном кремниевом транзисторе. Этот успех открывает возможность интеграции миллионов таких кубитов на микрочипе с помощью хорошо отлаженных производственных процессов.