- 21,968
- 46
- 8 Ноя 2022
Успешная интеграция фотоники на чип упростит переход от прототипов к коммерческим системам.
Германия запустила еще один важный проект в области квантовых вычислений. Речь о инициативе SmaraQ , в рамках которой ученые и инженеры пытаются перенести оптические элементы управления прямо на чип. Это нужно для того, чтобы ионные квантовые компьютеры стали компактными, более надежными и пригодными для масштабирования. За проект отвечают QUDORA Technologies GmbH, AMO GmbH и институт Fraunhofer IAF. Их общая цель в том, чтобы заменить громоздкие системы из зеркал и линз на интегрированную фотонику, которая сможет направлять ультрафиолетовый свет к кубитам с точностью до нанометров.
Сегодняшние ионно-ловушечные квантовые компьютеры строятся на сложной оптической системе. Каждый ион, который играет роль кубита, нужно очень точно подсветить лазером для инициализации, охлаждения и выполнения операций. Пока кубитов мало, это допустимо. Но если говорить о сотнях и тысячах кубитов, то выстраивать для них отдельные оптические каналы становится слишком сложно. Именно это и считается одним из главных препятствий для масштабирования таких систем.
SmaraQ предлагает вместо этого использовать интегрированные волноводы и фотонные компоненты на основе нитрида алюминия (AlN) и оксида алюминия (Al₂O₃). Такие материалы позволяют делать на кристалле тончайшие каналы, по которым ультрафиолетовый свет идет прямо к нужному иону. То есть свет доставляется не через свободное пространство и набор оптики, а внутри структуры чипа. Это резко уменьшает размеры системы, повышает стабильность и делает ее менее чувствительной к внешним факторам.
Глава фотонного направления в QUDORA доктор Майк Шеллер объяснил, что интеграция на чипе это естественный путь развития ионных квантовых компьютеров. По его словам, компания разрабатывает волноводные структуры толщиной в десятки тысяч раз меньше человеческого волоса. Они подают свет ровно туда, где в данный момент находится ионный кубит. Такой подход не только упрощает оптическую часть, но и открывает возможность производить квантовые процессоры на тех же полупроводниковых линиях, где делают обычные чипы. Это важный шаг к массовому выпуску квантовой техники.
Проект строится на разделении компетенций. QUDORA координирует работу и отвечает за то, как фотоника будет встроена в их архитектуру ионно-ловушечного квантового компьютера. Компания развивает собственную технологию NFQC, которая ориентирована на высокую когерентность кубитов и точное управление. Fraunhofer IAF берет на себя материалы и создает высококачественные тонкие пленки нитрида алюминия, на которых и строятся фотонные элементы. AMO GmbH использует свои наработки в нанообработке и литографии для того, чтобы все это перенести на кристалл в виде реальных устройств. В итоге внутри Германии формируется цепочка поставок ключевых компонентов для квантовых компьютеров. Это дает технологическую независимость и снижает риски внешних ограничений.
Название SmaraQ выбрали не случайно. Оно отсылает к колибри, которое умеет видеть ультрафиолет и при этом отличается точностью движений. Авторы проекта таким образом подчеркивают идею миниатюрности и высокой точности оптического управления на чипе. Именно этого и не хватает нынешним ионным квантовым системам.
Проект рассчитан на период с 2025 по 2028 год и финансируется Федеральным министерством исследований, технологий и космоса Германии в рамках программы по развитию квантовых технологий. Это часть более широких усилий Германии и Европы по тому, чтобы занять сильные позиции в квантовых вычислениях и при этом удержать производство и критические компоненты внутри региона.
Самая уязвимая часть ионных квантовых компьютеров это оптический доступ к кубитам при росте их числа. SmaraQ как раз закрывает эту проблему за счет интегрированной оптики. Если проект будет успешным, Германия получит рабочий шаблон для промышленного производства квантовых процессоров. Это приблизит переход от лабораторных установок к системам, которые можно ставить в дата-центры и встраивать в реальные сервисы.
Германия запустила еще один важный проект в области квантовых вычислений. Речь о инициативе SmaraQ , в рамках которой ученые и инженеры пытаются перенести оптические элементы управления прямо на чип. Это нужно для того, чтобы ионные квантовые компьютеры стали компактными, более надежными и пригодными для масштабирования. За проект отвечают QUDORA Technologies GmbH, AMO GmbH и институт Fraunhofer IAF. Их общая цель в том, чтобы заменить громоздкие системы из зеркал и линз на интегрированную фотонику, которая сможет направлять ультрафиолетовый свет к кубитам с точностью до нанометров.
Сегодняшние ионно-ловушечные квантовые компьютеры строятся на сложной оптической системе. Каждый ион, который играет роль кубита, нужно очень точно подсветить лазером для инициализации, охлаждения и выполнения операций. Пока кубитов мало, это допустимо. Но если говорить о сотнях и тысячах кубитов, то выстраивать для них отдельные оптические каналы становится слишком сложно. Именно это и считается одним из главных препятствий для масштабирования таких систем.
SmaraQ предлагает вместо этого использовать интегрированные волноводы и фотонные компоненты на основе нитрида алюминия (AlN) и оксида алюминия (Al₂O₃). Такие материалы позволяют делать на кристалле тончайшие каналы, по которым ультрафиолетовый свет идет прямо к нужному иону. То есть свет доставляется не через свободное пространство и набор оптики, а внутри структуры чипа. Это резко уменьшает размеры системы, повышает стабильность и делает ее менее чувствительной к внешним факторам.
Глава фотонного направления в QUDORA доктор Майк Шеллер объяснил, что интеграция на чипе это естественный путь развития ионных квантовых компьютеров. По его словам, компания разрабатывает волноводные структуры толщиной в десятки тысяч раз меньше человеческого волоса. Они подают свет ровно туда, где в данный момент находится ионный кубит. Такой подход не только упрощает оптическую часть, но и открывает возможность производить квантовые процессоры на тех же полупроводниковых линиях, где делают обычные чипы. Это важный шаг к массовому выпуску квантовой техники.
Проект строится на разделении компетенций. QUDORA координирует работу и отвечает за то, как фотоника будет встроена в их архитектуру ионно-ловушечного квантового компьютера. Компания развивает собственную технологию NFQC, которая ориентирована на высокую когерентность кубитов и точное управление. Fraunhofer IAF берет на себя материалы и создает высококачественные тонкие пленки нитрида алюминия, на которых и строятся фотонные элементы. AMO GmbH использует свои наработки в нанообработке и литографии для того, чтобы все это перенести на кристалл в виде реальных устройств. В итоге внутри Германии формируется цепочка поставок ключевых компонентов для квантовых компьютеров. Это дает технологическую независимость и снижает риски внешних ограничений.
Название SmaraQ выбрали не случайно. Оно отсылает к колибри, которое умеет видеть ультрафиолет и при этом отличается точностью движений. Авторы проекта таким образом подчеркивают идею миниатюрности и высокой точности оптического управления на чипе. Именно этого и не хватает нынешним ионным квантовым системам.
Проект рассчитан на период с 2025 по 2028 год и финансируется Федеральным министерством исследований, технологий и космоса Германии в рамках программы по развитию квантовых технологий. Это часть более широких усилий Германии и Европы по тому, чтобы занять сильные позиции в квантовых вычислениях и при этом удержать производство и критические компоненты внутри региона.
Самая уязвимая часть ионных квантовых компьютеров это оптический доступ к кубитам при росте их числа. SmaraQ как раз закрывает эту проблему за счет интегрированной оптики. Если проект будет успешным, Германия получит рабочий шаблон для промышленного производства квантовых процессоров. Это приблизит переход от лабораторных установок к системам, которые можно ставить в дата-центры и встраивать в реальные сервисы.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
