Написано Еще в 1970-х годах ученые заметили, что некоторые алмазы под определенным освещением начинают ярко светиться красным. Источником свечения оказались так называемые азотные вакансии — дефекты кристаллической решетки. Они возникают, когда атом азота замещает атом углерода, а соседний узел остается пустым. В природе такие структуры встречаются редко, однако в лабораторных условиях их можно создавать целенаправленно.
Атом азота внутри подобного дефекта оказывается словно заперт в кристалле. При этом его электронами можно управлять независимо от электронов окружающих атомов углерода. С помощью специальных лазеров исследователи переводят их в заданное состояние, соответствующее квантовому «нулю», а микроволновыми импульсами формируют более сложные квантовые состояния, недоступные классическим двоичным битам.
Долгое время создание систем на основе азотных вакансий, включающих более десяти кубитов, считалось чрезвычайно сложной задачей. Немецкому стартапу Saxon Q удалось преодолеть это ограничение благодаря новому материаловедческому решению: при формировании вакансий в алмаз одновременно добавляют атомы серы.
«Это ключевой технологический момент, — говорит сооснователь Saxon Q и профессор экспериментальной физики Лейпцигского университета Мариус Грундманн. — Сера повышает химический потенциал до уровня, при котором вакансия приобретает отрицательный заряд. Она отдает электрон и обеспечивает высокую степень связывания вакансии с атомом азота».
Такой метод позволил значительно точнее контролировать отдельные кубиты. К концу июля точность однокубитных операций достигла 99,98%. Этот показатель сопоставим с передовыми результатами лабораторий IBM и MIT, хотя независимого подтверждения данных Saxon Q пока нет.
Компания уже предлагает 128-кубитные системы, выполненные в формате стандартного серверного корпуса. В следующем году разработчик планирует вывести на рынок конфигурации с 512 кубитами. Дорожная карта предусматривает дальнейшее масштабирование: к 2030 году количество кубитов должно вырасти до 10 тысяч и более.
«Мы создали полностью работоспособный квантовый компьютер, — утверждает Грундманн. — Он способен выполнять квантовый код, доступен по сети и поддерживает многопользовательскую, многозадачную и многоядерную работу».
Одно из главных преимуществ разработки заключается в простоте эксплуатации. Квантовые компьютеры Saxon Q можно установить в обычную серверную стойку и подключить к стандартной электросети. В перспективе это позволит использовать их в автономных системах, например в беспилотном транспорте и робототехнике, где задержки при передаче данных в облако могут быть критичными.
*****