Princeton Universiteti tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriPrinceton komandası, yeni kubitinin 1 millisaniyədən çox davam etdiyini bildirdi ki, bu da laboratoriya şəraitində indiyə qədər bildirilən ən yaxşı göstəricidən üç dəfə uzun və iri miqyaslı prosessorlar üçün sənaye standartından təxminən on beş dəfə uzundur. Kredit: Princeton Universiteti; Rabitə İdarəsi; Matt Raspanti (2025)

Praktik kvant kompüterlərinə doğru böyük bir addım olaraq, Princeton mühəndisləri bugünkü ən yaxşı versiyalardan üç dəfə uzun davam edən superkeçirici kubit qurdular.

Princetonun mühəndislik dekanı və əsas müstəntiq Andrew Houck, “Əsl problem, bu gün faydalı kvant kompüterlərinə malik olmağımıza mane olan şey, bir kubit qurmağınızdır və məlumat çox da uzun sürmür” dedi. “Bu, irəliyə doğru növbəti böyük atlamadır.”

Təbiət jurnalında dərc olunan məqalədə Princeton komandası onların yeni kubitinin 1 millisaniyədən çox davam etdiyini bildirir. Bu, laboratoriya şəraitində indiyə qədər bildirilən ən yaxşı göstəricidən üç dəfə və iri miqyaslı prosessorlar üçün sənaye standartından təxminən 15 dəfə uzundur.

Tədqiqatçılar sənaye sistemləri üçün səmərəli səhvlərin düzəldilməsi və miqyaslanması üçün əsas maneələrdən birini aradan qaldıraraq, performansını təsdiqləmək üçün bu qubit əsasında tam işləyən kvant çipi qurdular.

Tədqiqatçıların fikrincə, yeni qubit dizaynı Google və IBM kimi aparıcı şirkətlər tərəfindən artıq istifadə edilənlərə bənzəyir və asanlıqla mövcud prosessorlara daxil edilə bilər. Houck bildirib ki , Princeton komponentlərini Google-un Willow adlı ən yaxşı kvant prosessoru ilə əvəz etmək onun 1000 dəfə daha yaxşı işləməsini təmin edəcək. Princeton qubitinin faydaları sistemin ölçüsü böyüdükcə eksponent olaraq artır, buna görə də daha çox kubit əlavə etmək daha böyük fayda gətirəcək.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1762430865&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-11-superconducting-qubit-millisecond-primed-industrial.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&aicrs=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMjMiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MS4wLjczOTAuMTIzIl0sWyJOb3Q_QV9CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMjMiXV0sMF0.&abgtt=6&dt=1762430864983&bpp=1&bdt=148&idt=55&shv=r20251104&mjsv=m202511030101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1762430829%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1762430829%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1762430829%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=7619580325454&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1959&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31095537%2C31095608%2C95376563%2C95376120&oid=2&pvsid=5320754373241279&tmod=481458148&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&plas=596x848_l%7C596x848_r&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=186

Kvant kompüterlərini inkişaf etdirmək üçün daha yaxşı avadanlıq vacibdir

Kvant kompüterləri adi kompüterlərlə həll edilə bilməyən problemləri həll etmək potensialını nümayiş etdirdi. Lakin hazırkı versiyalar hələ inkişafın ilkin mərhələsindədir və məhdud olaraq qalır. Bunun səbəbi, əsasən, kvant kompüterlərindəki əsas komponentin, kubit, sistemlər faydalı hesablamalar apara bilməmişdən əvvəl uğursuz olur.

Koherens vaxtı adlanan qubitin ömrünün uzadılması kvant kompüterlərinin mürəkkəb əməliyyatları yerinə yetirməsinə imkan yaratmaq üçün vacibdir. Princeton qubiti, on ildən çox müddətdə ardıcıllıq müddətində ən böyük tək irəliləyişi qeyd edir.

Mühəndislər kubitləri inkişaf etdirmək üçün bir sıra texnologiyaları təqib edərkən, Princeton versiyası transmon qubit adlı bir dövrə növünə əsaslanır.

Google və IBM də daxil olmaqla şirkətlərin səylərində istifadə edilən Transmon kubitləri olduqca aşağı temperaturda işləyən superkeçirici sxemlərdir. Onların üstünlükləri arasında kənar müdaxilələrə nisbətən yüksək tolerantlıq və mövcud elektronika istehsalı ilə uyğunluq daxildir.

Lakin transmon qubitlərin uyğunluq müddətini uzatmaq olduqca çətin oldu. Google-un son işi göstərdi ki, onların ən son prosessorunu təkmilləşdirməkdə üzləşdiyi əsas məhdudiyyət qubitlərin material keyfiyyətinə aiddir.

Princeton komandası qubitin yenidən dizaynı üçün iki istiqamətli bir yanaşma tətbiq etdi. Əvvəlcə kövrək dövrələrin enerjini saxlamasına kömək etmək üçün tantal adlı metaldan istifadə etdilər. İkincisi, onlar ənənəvi sapfir substratını hesablama sənayesinin standart materialı olan yüksək keyfiyyətli silisiumla əvəz etdilər.

Tantalı birbaşa silikonda yetişdirmək üçün komanda materialların daxili xüsusiyyətləri ilə bağlı bir sıra texniki çətinlikləri dəf etməli idi. Lakin nəticədə onlar bu birləşmənin dərin potensialını açaraq qalib gəldilər.

Princeton’s Quantum Initiative şirkətinin həm-direktoru və yeni qubitin əsas tədqiqatçısı Nathalie de Leon dedi ki, onların tantal-silikon çipləri nəinki mövcud dizaynları üstələyir, həm də kütləvi istehsal etmək daha asandır. “Nəticələrimiz həqiqətən sənətin vəziyyətini təkan verir” dedi.

Google Quantum AI-nin aparat üzrə baş alimi Mişel Devoret bildirib ki, kvant hesablama sxemlərinin ömrünü uzatmaq problemi bir çox fiziklər üçün ideyaların “qəbiristanlığına” çevrilib. Fizika üzrə 2025-ci il Nobel Mükafatı laureatı Devoret, “Nathalie həqiqətən bu strategiyanı həyata keçirmək və onu işə salmaq üçün cəsarətə sahib idi” dedi.

Sənədin həmmüəllifləri postdoktoran tədqiqatçı Faranak Bahrami və aspirant Metyu P. Blanddır.Oyna

00:00

01:07SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Tantaldan istifadə kvant çiplərini daha möhkəm edir

Houck, Anthony HP Lee ’79 P11 P14 Elektrik və Kompüter Mühəndisliyi Professoru, kvant kompüterinin gücünün iki amildən asılı olduğunu söylədi. Birincisi, birləşən kubitlərin ümumi sayıdır.

İkincisi, səhvlər keçməzdən əvvəl hər bir qubitin neçə əməliyyat yerinə yetirə biləcəyidir. Fərdi kubitlərin keyfiyyətini yaxşılaşdırmaqla, yeni sənəd hər ikisini inkişaf etdirir. Xüsusilə, daha uzunmüddətli qubit sənayenin ən böyük maneələrini həll etməyə kömək edir: miqyaslaşdırma və səhvlərin düzəldilməsi.

Bu kubitlərdə ən çox yayılmış səhv mənbəyi enerji itkisidir. Metaldakı kiçik, gizli səth qüsurları, dövrə boyunca hərəkət edərkən enerjini tuta və udur. Bu, hesablama zamanı qubitin sürətlə enerji itirməsinə səbəb olur və çipə daha çox kubit əlavə olunduqca çoxalan xətalara səbəb olur.

Tantal adətən alüminium kimi daha çox istifadə edilən metallardan daha az bu qüsurlara malikdir. Daha az səhvlər də mühəndislərin baş verənləri düzəltməsini asanlaşdırır.

Elektrik və kompüter mühəndisliyi üzrə dosent olan Houck və de Leon, ilk dəfə 2021-ci ildə Prinston kimyaçısı Robert Kava, Kimya üzrə professor Russell Wellman Moore ilə birlikdə superkeçirici çiplər üçün tantaldan istifadəni təqdim etdilər. Kvant hesablamalarında heç bir təcrübəyə malik olmamasına baxmayaraq, superkeçirici materiallar üzrə mütəxəssis Kava bir neçə il əvvəl de Leonun söylədiyi nitqdən ilham almışdı və ikisi qubit materialları haqqında davam edən söhbətə başladılar.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=1092384543&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1762430865&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-11-superconducting-qubit-millisecond-primed-industrial.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&aicrs=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMjMiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MS4wLjczOTAuMTIzIl0sWyJOb3Q_QV9CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMjMiXV0sMF0.&abgtt=6&dt=1762430864983&bpp=1&bdt=148&idt=73&shv=r20251104&mjsv=m202511030101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1762430829%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1762430829%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1762430829%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0%2C750x280&nras=1&correlator=7619580325454&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=4760&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31095537%2C31095608%2C95376563%2C95376120&oid=2&pvsid=5320754373241279&tmod=481458148&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&plas=596x848_l%7C596x848_r&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=2&fsb=1&dtd=187

Nəhayət, Cava tantalın daha çox fayda və daha az mənfi cəhətlər təmin edə biləcəyinə diqqət çəkdi. “Sonra getdi və bunu etdi” dedi Cava de Leona və daha geniş komandaya istinad edərək. “Bu, heyrətamiz hissədir.”

Hər üç laboratoriyanın tədqiqatçıları Cavanın intuisiyasını izlədilər və sapfir substrat üzərində superkeçirici tantal dövrəsini qurdular. Dizayn dünya rekorduna uyğun olaraq uyğunluq müddətində əhəmiyyətli təkan nümayiş etdirdi.

Tantalın əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, son dərəcə möhkəmdir və istehsal prosesindən çirklənməni aradan qaldırmaq üçün lazım olan sərt təmizliyə tab gətirə bilir. “Siz tantalı turşuya qoya bilərsiniz, amma yenə də xassələri dəyişmir” dedi yeni məqalədə həmmüəllif Bəhrami.

Çirkləndiricilər çıxarıldıqdan sonra komanda enerji itkisinin növbəti mənbələrini ölçmək üçün bir yol tapdı. Qalan itkilərin çoxu sapfir substratdan gəldi. Onlar sapfiri silikonla əvəz etdilər, bu material çox yüksək təmizliyə malikdir.

İstehsal və ölçmə üsullarını təkmilləşdirərkən bu iki materialın birləşdirilməsi transmon tarixindəki ən böyük təkmilləşdirmələrdən birinə gətirib çıxardı. Houck bu işi “faydalı kvant hesablamalarını işə salmaq yolunda böyük bir irəliləyiş” adlandırdı.

Təkmilləşdirmələr sistemin ölçüsü ilə eksponent olaraq miqyas aldığı üçün, Houck bildirib ki, mövcud sənayenin Princeton dizaynı ilə ən yaxşı şəkildə dəyişdirilməsi hipotetik 1000 kubitlik kompüterin təxminən 1 milyard dəfə daha yaxşı işləməsinə imkan verəcək.

Silikondan istifadə sənaye miqyası üçün yeni çipləri hazırlayır

İş kvant cihazı dizaynı və materialşünaslıq sahəsində dərin təcrübəni bir araya gətirir. Houck qrupu superkeçirici sxemlərin qurulması və optimallaşdırılması üzrə ixtisaslaşmışdır; de Leonun laboratoriyası kvant metrologiyasına və qubit performansını dəstəkləyən materiallara və istehsal proseslərinə diqqət yetirir ; və Cava-nın tədqiqat qrupu üç onillikdə superkeçirici materialların ön sıralarında keçirmişdir.

Onların təcrübələrini birləşdirmək təkbaşına əldə edilə bilməyəcək nəticələr verdi. Bu nəticələr indi sənayenin diqqətini cəlb edib.

Kaliforniya-Santa Barbara Universitetində fizika professoru olan Google alimi Devoret bildirib ki, universitetlər və sənaye arasında əməkdaşlıq texnologiyanın sərhədlərini inkişaf etdirmək üçün vacibdir.

“Sənaye ilə akademik tədqiqat arasında kifayət qədər ahəngdar əlaqə var” dedi. Universitet laboratoriyaları kvant kompüterinin performansını məhdudlaşdıran fundamental aspektlərə diqqət yetirmək üçün yaxşı mövqedədir, sənaye isə bu irəliləyişləri geniş miqyaslı sistemlərə genişləndirir.

“Biz bunun silikonda mümkün olduğunu göstərdik” dedi de Leon. “Bizim kritik addımların nə olduğunu və bu cür ardıcıllıq vaxtlarını təmin edəcək vacib əsas xüsusiyyətləri göstərməyimiz indi miqyaslı prosessorlar üzərində işləyən hər kəsin mənimsəməsini olduqca asanlaşdırır.”

Daha çox məlumat: Nathalie de Leon, 2D transmon kubitlərində millisaniyəlik ömürlər və ardıcıllıq vaxtları, Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09687-4 . www.nature.com/articles/s41586-025-09687-4

Jurnal məlumatı: Təbiət 

Princeton Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir 

---

Daha çox araşdırın

Fiziklər kvant kompüterlərində superkeçirici qubit oxuma sürətinin təxminən iki qat sürətidir