IBM объявила о подписании окончательного соглашения о приобретении HRL Laboratories — научно-исследовательской организации, работающей в области физических наук и информационных наук, включая квантовые технологии. IBM считает, что опыт HRL в разработке спиновых кубитов на основе кремния может дополнить её долгосрочный план по масштабированию квантовых компьютеров.
В записи блога, опубликованной 23 июля 2026 года, IBM объяснила, почему её заинтересовала эта технология, отметив, что спиновые и сверхпроводящие кубиты используют технологии производства кремния и работают внутри охлаждаемой архитектуры под управлением внешних сигналов, которые применяют вентили к связанным кубитам. Однако ключевое различие заключается в способе хранения и обработки квантовой информации.
Как работают спиновые кубиты?
Эти кубиты используют естественное свойство электрона — спин: значение спина может быть положительным или отрицательным и равняться половине, а два состояния обычно называют «вверх» и «вниз». Это свойство используется для представления состояний 0 и 1 в квантовых вычислениях.
Для управления отдельными электронами HRL использует так называемые квантовые точки — небольшие структуры, позволяющие ограничивать свойства электронов и управлять ими. Компания изготавливает свои квантовые точки из SiGe, то есть из слоёв кремния и германия.
Вместо прямого связывания отдельного спинового состояния со значением 0 или 1 HRL использует архитектуру, называемую кубитами только на обменном взаимодействии (exchange-only qubits). Каждый кубит состоит из трёх электронов, хранящихся в трёх квантовых точках. Два электрона определяют вычислительное состояние: если сумма спинов равна 0, кубит находится в состоянии 0, а если она равна 1 — в состоянии 1. Третий электрон помогает сохранять стабильность системы. Вентили применяются в виде электрических импульсов, которые сближают электроны или удаляют их друг от друга.
Преимущества и текущие результаты
По данным IBM, спиновые кубиты можно изготавливать с использованием существующих инструментов производства полупроводников, что даёт им потенциал для массового производства. Они также отличаются длительным временем когерентности, низкими уровнями ошибок и относительной простотой управления, а после достижения зрелости могут обеспечить эффективную работу больших квантовых схем при низких эксплуатационных затратах.
Эти кубиты работают при температуре 1 кельвин по сравнению примерно с 0,015 кельвина в архитектурах сверхпроводящих кубитов. Недавно HRL представила кремниевый квантовый компьютер с цифровым управлением, использующий пригодный для производства CMOS как для массива кубитов, так и для охлаждаемой платы управления. Устройство содержит 54 квантовые точки, распределённые по трём линиям, что позволяет разместить на одном чипе до 18 кубитов. Демонстрации также показали работу вентилей для одного и двух кубитов, а также небольших кодов обнаружения ошибок.
Роль HRL в квантовом видении IBM
Джей Гамбетта, руководитель исследовательского направления и сотрудник IBM, заявил, что команда HRL поможет компании продвигать квантовые инновации, добавив, что портфель команды укрепит долгосрочные планы IBM в области квантовых вычислений, квантового зондирования и квантовых сетей.
По данным IBM, технологии HRL не ограничиваются вычислениями. Организация разрабатывает высокоточные квантовые сенсоры для регистрации тонких физических явлений и проведения передовых измерений в таких сферах, как здравоохранение, навигация, оборона и научные исследования. Она также работает над новыми квантовыми материалами, которые могут поддержать создание более устойчивых кубитов, усовершенствованных полупроводников и более чувствительных сенсоров.