Especialistas de la Universidad Técnica Estatal N.E. Bauman de Moscú y la Empresa Unitaria Estatal Federal VNIIA N.L. Dújov han creado una tecnología para fabricar sistemas cuánticos en chip. Gracias a ella, los científicos han desarrollado y ensamblado un amplificador criogénico paramétrico de banda ancha ultracompacto para la lectura rápida y de alta precisión de los estados de coprocesadores cuánticos multicúbit. Es más de 300 veces más pequeño que los dispositivos análogos de la generación anterior.
Los científicos rusos tardaron tres años en reducir los dispositivos cuánticos macroscópicos a escalas microscópicas y unirlos en un único sistema cuántico en chip. Los trabajos se llevaron a cabo en la base del Centro Científico y Educativo de Microsistemas/Nanosistemas Funcionales (NOC FMN), un centro conjunto de la Universidad Técnica Estatal N.E. Bauman de Moscú y la Empresa Unitaria Estatal Federal VNIIA N.L. Dújov. Estas investigaciones recibieron un apoyo activo del Fondo de Investigación Avanzada y del Ministerio de Ciencia y Educación Superior de Rusia, incluso en el marco del programa «Prioridad-2030».
Nuestra tecnología de sistemas cuánticos en chip es un complejo que incluye nuestra propia metodología de diseño, el desarrollo de nuevos materiales (dieléctricos con pérdidas ultrabajas), una base de elementos cuánticos, la tecnología para su producción y métodos de caracterización experimental a temperaturas criogénicas. El diseño del nuevo chip de crioamplificador difiere notablemente de los análogos mundiales. Utilizamos una construcción que consta únicamente de elementos microscópicos, como condensadores plano-paralelos y bobinas de inductancia planares. Para su formación, hemos estudiado detalladamente cada operación tecnológica. Como resultado, hemos reducido significativamente las pérdidas dieléctricas del material y las hemos llevado al mismo nivel que los principales líderes en este campo.
Las pérdidas ultrabajas en los condensadores plano-paralelos permiten que la lectura de los estados de los cúbits superconductores sea lo más precisa posible. Como capa dieléctrica del condensador en el dispositivo se utiliza silicio hidrogenado amorfo con pérdidas dieléctricas ultrabajas.
Según el servicio de prensa del Ministerio de Ciencia y Educación Superior, solo unos pocos fabs utilizan tecnologías similares, además de los científicos rusos. En particular, se trata de laboratorios abiertos de producción digital:
- NIST — Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU., socio tecnológico de Google;
- UC Santa Barbara — Universidad de California en Santa Bárbara, que cuenta con 12 centros e institutos de investigación, incluido el Instituto Kavli de Física Teórica;
- University of Maryland (UMBC) — Universidad de Maryland, que desarrolla altas tecnologías.
Anteriormente, en 2024, se lanzó el primer procesador cuántico superconductor de alta precisión de Rusia en la base del NOC FMN. La precisión media de sus operaciones de un solo cúbit fue del 99,76%, la de las operaciones de dos cúbits del 99,11% y la precisión de la lectura del 96,18%.
