Квантовите чипове ще могат да се произвеждат по технология, наподобяваща производството на екрани за смартфони. Немската компания NVision създаде органична молекула, способна да функционира като кубит, и предложи тези молекули да се нанасят като тънък слой върху обикновените чипове. Започна разработването на първите прототипи.

От медицински томографи до органични квантови кубити

Необичайната идея се зароди от медицински изследвания. NVision разработваше оборудване, което подрежда спиновете на електроните в специални захарни молекули. След такава обработка сигналът става приблизително хиляда пъти по-забележим при магнитно-резонансна томография. Методът помага за изучаване на метаболизма, включително повишеното потребление на захар от туморните клетки.

Инженерите решиха да проверят дали подобен принцип би бил подходящ за квантови изчисления. Вместо обичайните свръхпроводящи елементи или отделни атоми изследователите се обърнаха към органичните молекули. Техните свойства могат да се променят чрез химичен синтез, като предварително се подбират характеристиките на бъдещия кубит, вместо да се приспособява електрониката към готов материал.

За да намерят подходяща структура, NVision използва компютърно моделиране с изкуствен интелект. Изследователите оцениха над 150 кандидата и синтезираха около 40 молекули. В крайна сметка избраха съединение от класа на карбените, чието електронно спиново състояние може да се управлява индивидуално с помощта на светлина.

Още по темата:
Защо създаването и управлението на квантови кубити е едно от най-сложните предизвикателства пред съвременната наука?

Кубитът се различава от обикновения бит със способността си да се намира в квантова суперпозиция на състоянията. Но за изчисления не е достатъчно просто да се създаде такъв елемент. Необходимо е той да се управлява прецизно, да се отчита резултатът и да се свързва с други кубити, без да се разрушава крехкото квантово състояние. NVision демонстрира оптичен интерфейс за работа с единична молекула.

Производство по OLED технология и първи прототипи

Основното предимство е свързано с тънките филми. Разработчиците смятат да нанасят молекулите върху готови фотонни микросхеми по същия начин, по който се нанасят органични материали при производството на OLED-дисплеи. Светлинните канали трябва да свързват кубитите вътре в процесора и между различните чипове, без да е необходимо те да бъдат разположени в непосредствена близост.

За партньор NVision избра американската компания HyperLight, която произвежда фотонни компоненти на базата на тънкослоен литиев ниобат. Компаниите очакват да получат първите съвместни прототипи през четвъртото тримесечие на 2026 г. За работата на молекулярните елементи ще е необходимо охлаждане до 2–4 K, поради което разработката не премахва необходимостта от криогенна техника.

Изследователите описаха своята научна работа с единична молекула в статия в списание Nature. Компанията твърди, че разработеният интерфейс допуска загуба до 70% от фотоните, само че възможността да се съберат множество кубити в стабилен изчислителен уред все още предстои да бъде доказана. NVision възнамерява самостоятелно да създава процесори, система за корекция на грешки и готови сървърни инсталации.

Стартъпът е привлякъл 120 млн. долара от държавни и частни източници, включително Abbott Laboratories. Засега NVision е представила експериментален елемент, а не готов компютър. За сравнение, IBM разработва свръхпроводящи процесори и отделно решава задачата за обединяване на хиляди кубити в единна система.