Создан 11-кубитный кремниевый процессор с рекордной точностью

Исследователи компании Silicon Quantum Computing представили новый тип квантового процессора, который решает ключевую проблему масштабирования — потерю точности соединений при добавлении кубитов. Разработка, детали которой опубликованы в журнале Nature, использует кремний и атомы фосфора для связи 11 кубитов с точностью (фиделити) более 99%.

Характеристики одно-кубитной системы 11-кубитного атомного процессора. Автор: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09827-w

Процессор, названный платформой «14|15», создан на основе изотопически очищенного кремния-28, в который с высочайшей точностью внедрены атомы фосфора. Они организованы в два мультиядерных спиновых регистра: один содержит четыре атома фосфора, другой — пять. Каждый регистр использует общий спин электрона, а связь между регистрами осуществляется за счёт электронного обменного взаимодействия, что обеспечивает нелокальную связность.

«Мы смогли управлять 11 кубитами, контролируя несколько наборов микроволновых частот с помощью техник, изменяющих спин электронов или ядер на разных "резонансных" частотах», — поясняют авторы исследования.

Сохранение качества при масштабировании

Главное достижение новой архитектуры — способность сохранять чрезвычайно высокую точность при увеличении числа кубитов. В то время как другие платформы сталкиваются с проблемами миниатюризации и материалов, платформа 14|15 прокладывает путь к созданию масштабируемых, отказоустойчивых квантовых компьютеров на практической кремниевой технологии.

Состояния Белла внутри регистра (слева, локальные) и между регистрами (справа, нелокальные). Автор: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09827-w

Команда сообщает, что каждая пара ядерных спинов в 11-кубитной системе была запутана с точностью от 91,4% до 99,5% внутри регистров и от 87,0% до 97,0% — между регистрами. Запутанность сохранялась для систем до восьми ядерных спинов. Впервые для кремниевых кубитов достигнута точность двух-кубитных операций в 99,9%.

Значение для будущего квантовых вычислений

Исследователи считают свою работу вехой на пути от экспериментальных устройств к практическим и масштабируемым машинам. «Мы продемонстрировали техническое мастерство и заложили ключевую основу для будущего квантовых вычислений», — заявляют они.

Дальнейшие планы включают оптимизацию управляющих импульсов, инженерию регистров с более сильной сверхтонкой связью и дальнейшее увеличение числа кубитов. Конечная цель — ускорить создание мощных квантовых устройств для решения реальных задач.

Больше информации: Hermann Edlbauer et al, An 11-qubit atom processor in silicon, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09827-w