Infineon Technologies i ZuriQ, szwajcarska spółka wywodząca się z Politechniki Federalnej w Zurychu (ETH Zurich), zamierzają wspólnie rozwijać układy do obliczeń kwantowych. Celem rozszerzonego partnerstwa jest zwiększenie liczby kubitów w procesorach wykorzystujących pułapki jonowe oraz przygotowanie tej technologii do przyszłych zastosowań komercyjnych.
Współpraca łączy doświadczenie ZuriQ w projektowaniu architektur kwantowych z kompetencjami Infineona w zakresie wytwarzania półprzewodników, integracji komponentów, zaawansowanego obudowywania układów oraz fotoniki zintegrowanej. Połączenie tych technologii ma umożliwić dalsze zwiększanie skali procesorów kwantowych i przejście od demonstracji laboratoryjnych do rozwiązań przeznaczonych do praktycznego wykorzystania.
Dziewięć jonów w macierzy 3×3
Dotychczasowe prace badawczo-rozwojowe prowadzone przez ZuriQ i Infineon potwierdziły możliwość wykorzystania opracowanej architektury do kontrolowania jonów w układzie dwuwymiarowym. Partnerzy zademonstrowali macierz 3×3, w której uwięziono dziewięć jonów sterowanych indywidualnie.
Według informacji przekazanych przez firmy jest to największa dotychczas dwuwymiarowa macierz tego typu. Uzyskany wynik potwierdza możliwość zastosowania opracowanej architektury i stanowi punkt wyjścia do kolejnego etapu prac, zakładającego znaczne zwiększenie liczby kubitów.
Dalszy rozwój technologii ma prowadzić do opracowania większych jednostek przetwarzania kwantowego (Quantum Processing Units, QPU), które będą mogły znaleźć zastosowanie w przyszłych systemach obliczeniowych.
Dwuwymiarowa architektura mikropułapek Penninga
Rozwiązanie ZuriQ różni się od konwencjonalnych konstrukcji komputerów kwantowych opartych na pułapkach jonowych, w których jony są rozmieszczane w jednowymiarowych łańcuchach.
Szwajcarska firma opracowała architekturę wykorzystującą dwuwymiarowy układ mikropułapek Penninga. Dzięki zastosowaniu pól elektrycznych i magnetycznych możliwe jest przemieszczanie jonów bezpośrednio w obrębie układu.
Takie rozwiązanie pozwala uniknąć stosowania skomplikowanych struktur połączeniowych, co ułatwia rozbudowę macierzy kubitów. Dwuwymiarowe rozmieszczenie pułapek ma zatem umożliwić tworzenie procesorów o większej liczbie kubitów.
Integracja architektury ZuriQ z zaawansowanymi technologiami półprzewodnikowymi i fotonicznymi Infineona stanowi jeden z głównych obszarów współpracy. Jej celem jest przyspieszenie prac nad przejściem od eksperymentalnych układów kwantowych do rozwiązań możliwych do praktycznego zastosowania.
Technologie półprzewodnikowe w rozwoju QPU
Istotnym elementem partnerstwa jest wykorzystanie doświadczenia Infineona w przemysłowej produkcji półprzewodników. Technologie wytwarzania, integracji i zaawansowanego obudowywania układów mają wspierać rozwój kolejnych generacji procesorów kwantowych opartych na pułapkach jonowych.
Clemens Rössler, starszy dyrektor i szef działu jednostek przetwarzania kwantowego w Infineonie, podkreśla, że postęp w dziedzinie komputerów kwantowych wymaga nie tylko osiągnięć w fizyce, lecz także niezawodnych technologii produkcyjnych, pozwalających rozwijać systemy o coraz większej skali.
Z kolei Pavel Hrmo, współzałożyciel i dyrektor generalny ZuriQ, wskazuje na znaczenie doświadczenia Infineona w opracowywaniu procesów technologicznych i produkcji półprzewodników. Współpraca ma pomóc przekształcić dotychczasowe osiągnięcia badawcze ZuriQ w skalowalne układy kwantowe, które będzie można wytwarzać z myślą o rzeczywistych zastosowaniach.
Połączenie kompetencji obu przedsiębiorstw ma wspierać rozwój technologii niezbędnych do przemysłowego wytwarzania przyszłych procesorów kwantowych.
W kierunku komercyjnych komputerów kwantowych
Dwuwymiarowe układy pułapek jonowych są rozpatrywane jako obiecująca technologia budowy precyzyjnych i skalowalnych procesorów kwantowych, w tym systemów umożliwiających realizację obliczeń kwantowych odpornych na błędy.
Komputery kwantowe mogą w przyszłości służyć do rozwiązywania szczególnie złożonych problemów obliczeniowych, przekraczających możliwości klasycznych komputerów i superkomputerów. Wśród potencjalnych obszarów zastosowań wymieniane są medycyna, logistyka, materiałoznawstwo oraz sztuczna inteligencja.
Współpraca Infineona i ZuriQ ma również wspierać rozwój europejskiego sektora technologii kwantowych. Połączenie doświadczenia producenta półprzewodników z rozwiązaniami opracowywanymi przez firmę specjalizującą się w obliczeniach kwantowych ma przyczynić się do umocnienia pozycji Europy w tej dziedzinie.
Źródło: Infineon
