Команда под руководством профессора Эндрю Гаука, декана инженерного факультета и главы Национального центра квантовых исследований США, заявила, что главная проблема современных квантовых компьютеров — короткое время хранения информации в кубитах. Именно это ограничивает эффективность и масштабирование таких систем.

Новый кубит, по словам Гаука, может быть интегрирован в уже существующие процессоры, в частности те, что используются компаниями Google и IBM, поскольку его конструкция базируется на привычной архитектуре трансмонного кубита — типа сверхпроводящих схем, которые работают при сверхнизких температурах.

Прорыв стал возможным благодаря двустороннему подходу к совершенствованию материалов. Во-первых, вместо традиционных металлов исследователи применили тантал, что помогает сохранять энергию в хрупких сверхпроводящих цепях. Во-вторых, они заменили сапфировую подложку на высококачественный кремний, который широко используется в обычной электронике. Это решение соединило стабильность сверхпроводников с гибкостью полупроводникового производства.

Самой трудной задачей стало «выращивание» слоя тантала непосредственно на кремнии — из-за разницы в физических свойствах материалов. Успешное преодоление этого барьера, по словам ученых, открывает путь к массовому производству высококачественных кубитов и масштабированию квантовых систем.

По результатам исследования, платформа «тантал-на-кремнии» обеспечила точность однокубитных вентилей 99,994%, что является одним из лучших показателей в отрасли. Команда подчеркивает, что эта архитектура не требует изменения стандартных элементов управления, поэтому ее легко интегрировать в существующие квантовые вычислительные системы.

Ученые считают, что повышение стабильности кубитов в несколько раз приблизит момент, когда квантовые компьютеры смогут выполнять практические задачи, недостижимые для традиционных процессоров.