Belgijos tyrimų centro IMEC mokslininkai technologijų parodoje „ITF World 2026“ pristatė unikalų kvantinio lusto prototipą. Šis įrenginys pagamintas naudojant itin modernią didelės skaitmeninės apertūros ekstremaliosios ultravioletinės spinduliuotės (angl. High-NA EUV) litografijos įrangą. Paprasčiau tariant, tai – itin tikslus mikroschemų spausdinimas ultravioletiniais spinduliais. Iki šiol tokie įrenginiai su kvantiniais taškais šiuo metodu nebuvo kuriami, o tai įrodo, jog įprastą silicį nurašyti dar per anksti.
Esminis IMEC pasiekimas: silicio kubitai vietoj sudėtingos egzotikos
Šio prototipo viduje veikia silicio sukinio kubitai. Informacija juose užkoduota elektrono, patalpinto į itin mažą spąstus – kvantinį tašką, būsenoje. Beje, panašią technologiją šiuo metodu aktyviai plėtoja „Intel“ ir „Google“. Svarbiausias belgų pasiekimas – jiems pavyko šiuos kvantinius taškus išdėstyti neįtikėtinai arti vienas kito. Atstumas tarp jų siekia vos 6 nanometrus, o tai prilygsta kelioms dešimtims atomų. Kam reikalingas toks tankumas? Kuo arčiau vienas kito yra kubitai, tuo stipriau jie sąveikauja ir tuo lengviau juos valdyti.
Anksčiau tokius itin tikslius elementus mokslininkai formavo elektronų spinduliu, tačiau masinei gamybai šis būdas visiškai netinka dėl per mažo spartumo. Tuo tarpu naujieji „High-NA EUV“ skeneriai iš pat pradžių buvo kuriami pažangiausiems procesoriams gaminti. IMEC tyrėjai pagrįstai tikisi, jog kvantinius įrenginius pavyks sklandžiai perkelti iš laboratorijų į tuos pačius konvejerius, kuriuose gaminami komponentai mūsų kasdieniams įrenginiams.
Milijonai kubitų ir kova su storais kabeliais
Kubitų sumažinimas – tik pusė darbo. Kad kvantinis kompiuteris veiktų be trikdžių, prireiks milijonų tokių elementų, mat klaidų taisymui reikia didelių išteklių. Šiuo metu įprasti kompiuteriai su kvantiniais jungiami storais kabelių ryšuliais, nes kvantinei daliai būtina ekstremalaus šalčio temperatūra. Dėl šios priežasties tyrėjai ieško būdų, kaip įprastą valdymo elektroniką patalpinti tiesiai į kriogeninį šaldytuvą ir taip išsivaduoti iš šios kabelių raizgalynės.
Kvantinis šaltis prieš milžiniškas duomenų centrų vandens sąnaudas
Beje, šis ekstremalus šaltis suteikia dar vieną puikią naudą, apie kurią užsimenama retai. Tradiciniai duomenų centrai kaista itin stipriai. Kad procesoriai neišsilydytų, šiuolaikinės duomenų saugyklos kasdien sunaudoja milijonus litrų gėlo vandens, kurį išgarina aušinimo bokštuose.
Kvantinių lustų atveju situacija visiškai kitokia. Nors jiems ir reikalinga temperatūra, artima absoliučiam nuliui (–273 °C), kuriai palaikyti būtini galingi šaldytuvai, jie aušinami uždaro ciklo helio sistemomis ir nereikalauja milžiniškų gėlo vandens išteklių. Maža to, kvantinis kompiuteris sudėtingiausias matematines užduotis išsprendžia per kelias minutes, kai įprastam superkompiuteriui tam prireiktų mėnesio ir megavatų elektros energijos. Vertinant vienos operacijos sąnaudas, tai – tikras „žaliosios“ energetikos pavyzdys.
Vaizdo įrašai su katėmis liks senajame gerame silicyje
Tiesa, esama vieno niuanso – kvantiniai kompiuteriai nepakeis įprastų serverių. Niekas nenaudos kubitų vaizdo įrašams su katėmis platformoje „YouTube“ transliuoti, elektroninių parduotuvių operacijoms apdoroti ar svetainėms talpinti. Kvantinės technologijos perims tik sudėtingiausius skaičiavimus (pavyzdžiui, naujų vaistų ar baterijų modeliavimą). Tad tradiciniai duomenų centrai niekur nepradings ir vandens sunaudos ne mažiau, tačiau bent jau dėl proveržio moksliniuose tyrimuose mums neteks nusausinti ežerų.
Kova dėl gamyklų: klasika prieš kvantinius lustus
Poreikis sujungti milijonus kubitų verčia inžinierius spręsti itin sudėtingus projektavimo iššūkius. IMEC ekspertai neabejoja, jog tradicinė puslaidininkių pramonė – puikus pagrindas kvantiniam šuoliui. Tačiau gamyklų pajėgumai riboti. Jei tose pačiose linijose teks gaminti ir tradicinius lustus minėtiems kačių vaizdo įrašams, ir naujuosius kvantinius lustus, korporacijoms teks kažkaip pasidalyti gamybos pajėgumus. Šis dalijimasis, tikėtina, sukels tam tikrų nepatogumų.
