Квантна корекција грешака: Игра-промена у обликовању квантне технологије до 2030. године (2025)

Садржај

• Извршна резиме: Квантни материјали за корекцију грешака 2025. године
• Величина тржишта и предвидјања: Путеви раста до 2030. године
• Кључни играчи и сарадње у индустрији (нпр. ibm.com, honeywell.com, ieee.org)
• Пропусти технолошког напредка: Напредак у инжењерству QEC материјала
• Иновације у материјалима: Супроводници, тополошки изолатори и више
• Изазови: Скала, цена и интеграција са квантним архитектурама
• Регулаторна i стандардна окружења (ieee.org, nist.gov)
• Пут ка комерцијализацији: Од лабораторије до усвајања у индустрији
• Нове примене: Квантно рачунарство, сензација и комуникације
• Прогноза: Стратешке прилике и будуће сметње (2025–2030)
• Извори и референце

Извршна резиме: Квантни материјали за корекцију грешака 2025. године

Корекција грешака у квантним прорачунима (QEC) је основни омогућавач скалабилних, отпорних на грешке квантних рачунара, са инжењерством материјала у њеном срцу. У 2025. години, индустрија и истраживачке организације интензивирају напоре да оптимизују и иновирају материјале који побољшавају кохерентност кубита и подржавају високу верност корекције грешака. Фокус се прелива са уређаја за доказ концепта на скалабилни квантни хардвер ослоњен на прецизна својства материјала, као што су ублажавање дефеката, инжењерство интерфејса и ултра-пуре подлоге.

Водећи развијачи квантног хардвера праве значајне напредке. IBM Corporation је пријавила напредак у смањењу буке због материјала развојем чистијих супроводних филмова и побољшањем интерфејса подлога. Слично, Rigetti Computing активно усавршава материјале за своје платформе супроводних кубита, са побољшаним техникама фабрикације које смањују дефекте двоугла (TLS), што је основни извор декохеренције. На фронту силицијума, Quantinuum и Infineon Technologies AG сарађују на високопурном силицијуму и напредној ионској имплантацији, са циљем да се ове платформе подигну на дужи период кохерентности за спин и ионске замке.

У наредним годинама, изгледи за даље интеграцију напредног инжењерства материјала са QEC протоколима. То укључује развој ултра-дубоких диелектрика, епитаксијалних супроводника и изотопски обогаћених подлога. Очекују се сараднички напори између академије, националних лабораторија и индустрије да убрзају пробије. На пример, Национални институт за стандарде и технологију (NIST) предводи пројекте између институција за стандардизацију карактеризације материјала за квантне уређаје, с циљем стварања основа за густину дефеката и квалитет интерфејса.

Краткорочни планови такође укључују скалирање производње квантног хардвера. Intel Corporation користи своје стручности у контроли процеса полупроводника да производи силицијумске кубите са униформношћу на атомском нивоу, што директно утиче на стопе грешака и QEC накнаду. Напори Delft Quantum Lab фокусирају се на хибридне материјале и нове хетероструктуре ради потискивања декохеренције и олакшавања ефикасне корекције грешака.

До 2027. године, област предвиђа прве демонстрације логичких кубита са ограниченим стопама грешака које су испод „праг толеранције на грешке.“ Овај значајан корак биће омогућен конвергенцијом инжењерства материјала високих прецизности, напредним кодовима за корекцију грешака и скалабилном фабрикацијом. Стратешка интеракција између науке о материјалима и квантне архитектуре остаће кључна, усмеравајући индустрију ка практичном, исправљеном квантном рачунању.

Величина тржишта и предвидјања: Путеви раста до 2030. године

Тржиште за инжењерство квантних материјала за корекцију грешака (QEC) предвиђа значајан раст до 2030. године, покренуто текућом глобалном трком за развој скалабилних, отпорних на грешке квантних рачунара. До 2025. године, водећи развијачи квантног хардвера интензивирају напоре да оптимизују материјале који минимизирају декохеренцију и оперативне грешке, што је критичан захтев за практичну корекцију грешака. Потреба за ултра-пурним подлогама, напредним супроводничким материјалима и висококвалитетним процесима фабрикације огледа се у растућим инвестицијама и сарадњама између добављача технологија, добављача материјала и истраживачких институција.

Неколико главних играча директно утиче на обрачун QEC материјала. IBM је јавно обавезан да развије квантне процесе који укључују материјале прилагођене за смањење буке и продужавање кохерентних времена, са својом роадмапом хардвера за 2025. годину која се односи на напредак у стекању чипова и криогени инжењеринг за подршку логичким кубитима. Rigetti Computing се слично фокусира на иновације материјала, посебно у контексту скалабилних супроводних кубит-мрежа, и успоставила је партнерства за доставу како би осигурала високе квалитетне плоче и прилагођене депозиционе технологије.

У сектору материјала полупроводника, Applied Materials и Lam Research испоручују алате за депозицију, етисање и метролошке алате специјализоване за квантну фабрикацију уређаја, поштујући строге захтеве QEC архитектура. Ове компаније пријављују растућу потражњу за прилагођеним решењима, пошто квантне лабораторије и фаундрије захтевају без преседана контролу над чистоћом материјала, грубоћом интерфејса и густином дефеката.

Националне лабораторије и јавноприватна конзорцијума, као што је Национални центар за рачунарске науке (NCCS), инвестирају у заједничку инфраструктуру како би убрзали индустријску масовну производњу QEC материјала. Ове иницијативе подржавају делжење чистих соба, напредне алате за карактеризацију и отворене базе података о материјалима, олакшавајући пренос технологија и стандардизацију у квантном снабдевању.

Гледајући ка 2030. години, индустријске прогнозе сугеришу да ће сектор инжењерства QEC материјала прећи из ране фазе истраживања и развоја у предкомерцијалну пилот производњу и, за одређене платформе, иницијалну комерцијализацију. Тржишни путописи подупирем раније опште претпоставке да ће чврсти QEC бити неопходан за откључавање пуне рачунарске моћи квантних система. Како роадмапови технологије водећих развијача квантног хардвера све више придају значај логичким кубитима него физичким бројевима кубита, потражња за новим материјалима и прецизним инжењерингом очекује се да ће расти на годишњем расту који је знатно већи од ширег тржишта квантног рачунарства.

Кључни играчи и сарадње у индустрији (нпр. ibm.com, honeywell.com, ieee.org)

Корекција квантних грешака (QEC) је основни изазов за скалирање квантног рачунарства, а поље инжењерства QEC материјала брзо се развија док водећи играчи у индустрији и истраживачки конзорцијуми интензивирају сарадњу. У 2025. години, неколико компанија и организација предводи развој и примену нових материјала и архитектура уређаја како би минимизовали квантну декохеренцију и омогућили практичне кубите корекције грешака.

• IBM је водећа снага у квантном хардверу и истраживању корекције грешака. У својој недавnoj роадмапу, IBM наглашава напредак у материјалима за супроводне кубите, посебно у смањивању дефеката система двосмерности (TLS) у Јозефсоновим спојницама и површинским диелектрицима. Њихова сарадња са академским партнерима фокусирана је на нове технике депозиције танког слоја и третмана подлоге како би се потиснули извори буке.
• Honeywell Quantum Solutions (сада део Quantinuum) наставља да помера границе у квантном рачунарству са заробљеним ионима. Њихов приступ користи ултра-висок вакуум и инжењеринг материјала за чипове како би минимизовао моторно загревање и буку на напон, што је критично за примену висококвалитетних протокола корекције грешака. Недавна обавештења истичу заједничке пројекте са научницима материјала ради развоја нових облога електрода и површинских третмана.
• Intel значајно инвестира у платформе квантних кубита на бази силицијума. Кроз свој програм Intel Quantum Computing, компанија сарађује са фабрикама и добављачима материјала како би оптимизовала изотопски обогаћене подлоге силицијума и материјале за структуру врата, с циљем постизања већих времена кохерентности које су неопходне за велики скалабилни QEC.
• IEEE стандарди и радне групе, као што је IEEE Quantum Initiative, пружају оквир за интероперабилност и оцену материјала QEC, олакшавајући усвајање најбољих пракси у индустрији и убрзавајући размену података о материјалима.
• Oxford Instruments је кључни добављач криогених и нанофабрикационих алата. Компанија активно сарађује с компанијама за квантни хардвер да омогући прецизну фабрикацију и карактеризацију супроводних и полупроводничких квантних уређаја, подржавајући брзу прототипизацију нових архитектура корекције грешака (Oxford Instruments).

Изгледи за наредне године указују на дубље сарадње између развојних произвођача квантних хардвера, добављача материјала и стандардних тела. Пошто су праг грешака за практично квантно рачунарство строги, очекује се да ће играчи у индустрији у појачано investирати у откривање напредних материјала, in situ карактеризацију и скалабилне процесе фабрикације. Ова партнерства ће бити витална за превазилажење материјалних прекака које су средишње за квантне архитектуре отпорне на грешке.

Пропусти технолошког напредка: Напредак у инжењерству QEC материјала

Корекција квантних грешака (QEC) је основни захтев за скалирање квантних рачунара изван лабораторијских прототипова, а недавни напредак у инжењерству материјала драматично убрзава ово поље. Како 2025. година напредује, индустријски лидери фокусирају се на нове супроводне једињења, тополошке материјале и хетероструктуре како би решили упорни проблем декохеренције кубита и оперативних грешака.

Супроводни кубити, који су дуго омиљени због своје компатибилности са постојећим методама фабрикације, прође значајне надоградње материјала. Компаније као што су IBM и Rigetti Computing су пријавиле напредак у легурама на бази ниобиа и ултра-пурним алуминијумским филмовима, који су показали повећану времена кохерентности и смањене дефекте двосмерних система (TLS). Rigetti, на пример, користи иновативне протоколе чишћења подлоге и побољшану фабрикацију Јозефсонових спојница како би смањио стопе грешака, што је критичан корак у циљу скалирања ка системима са корекцијом грешака.

Друга обећавајућа област је инжењеринг тополошких кубита, који су у основи отпорнији на декохеренцију због њиховог нелокалног кодирања информација. Microsoft предводи истраживање материјала у хибридним суперкондуктор-семiconductor наножицама, конкретно антимониду индијума (InSb) и арсенику индијума (InAs) у комбинацији са епитаксијалним алуминијумом, како би реализовао режим нуле Мајоране за тополошку корекцију квантних грешака. Компанија је недавно представила значајан напредак у расту бездефектних наножица и интеграцији с скалативним архитектурама уређаја.

Платформи за затворене и неутралне атоме такође користе напредак у инжењерству материјала. IonQ оптимизује материјале за површинске замке и облоге електрода како би минимизовао шуму електричног поља, док Quantinuum тражени материјали у компатибилним са ултра-високим вакумом који подржавају стабилно заробљавање и манипулације атомским кубитима. Ова побољшања директно утичу на верности капија и примену површинског кода и других QEC протокола.

Гледајући у будућност, сарадња између произвођача квантног хардвера и напредних добављача материјала очекује се да ће се појачати. Фирме као што су Oxford Instruments улажу у опрему за депозицију и етисање следеће генерације која је прилагођена за материјале квантне класе, подржавајући напоре индустрије за већим и поузданијим мрежама кубита. Како QEC прелази из експерименталне демонстрације у практичну примену, следеćih неколико година ће вероватно видети конвергенцију материјала высоке чистоće, прецизног нанофабриковања и скалабилних интеграционих процеса, постављајући сцену за чврсто отпорно на грешке квантно рачунарство.

Иновације у материјалима: Супроводници, тополошки изолатори и више

Како сектор квантног рачунарства настоји за практичним архитектурама отпорним на грешке, инжењеринг материјала за корекцију квантних грешака (QEC) постаје фокус истраживања и развоја у 2025. години. Тражење робusних, скалабилних платформи квантних информација подстиче напредак у супроводницима, тополошким изолаторима и новим материјалима пројектованим специјално за QEC.

Супроводни кубити, који доминирају комерцијалним квантним простором, и даље добијају благодети из континуираног усавршавања материјала ради смањења декохеренције и ублажавања стопа грешака. У 2025. години, IBM и Rigetti Computing оба пријављују напредак у супроводним филмовима на бази ниобиа, наглашавајући побољшане процесе фабрикације и инжењерство интерфејса како би се смањили дефекти двосмерног система (TLS) — главни извор буке кубита и логичких грешака. Нове методе депозиције и технике пасивације површина се примењују за продужавање времена кохерентности кубита, што директно подржава ефикасније QEC циклусе.

Поред конвенционалних супроводника, тополошки материјали добијају на значају због своје урођене заштите од одређених типова буке. Посебно, Microsoft наставља своја улагања у тополошке кубите, користећи хетероструктуре које комбинују супроводнике са материјалима као што су наножице антимонида индијума (InSb) ради подршке режимима нуле Мајоране. У 2025. години, компанија пријављује напредак у чистоћи материјала и квалитету интерфејса, оба критична за остваривање теоретски предвиђене имунитетне способности на локалну декохеренцију и оперативне грешке које су суштинске за скалабилни QEC.

Хибридне квантне архитектуре такође постају обећавајући кандидати за системе отпорне на грешке. Paul Scherrer Institute и Infineon Technologies сарађују на развоју кубита на бази силицијума, користећи зреле полупроводničке технике и напредну изотопску пречишћавању за смањење магнетне буке. Ова настојања су усмерена на постизање високе верности у операцијама и мерењима које су неопходне за QEC протоколе као што је површински код.

Гледајући напред, квантна заједница материјала све више се фокусира на модулараност и интеграцију материјала, са прототипским чиповима који сада комбинују супроводне, полупроводничке и тополошке елементе. Наредне године ће донети даље усавршавање инжењерства интерфејса и синтезе материјала, с нагласком на репродуктивност и скалабилност. Ове иновације ће, очекује се, подржати прве демонстрације логичких кубита са животима дужим од физичких, што означава кључни корак ка отпорном на грешке квантном рачунарству.

Изазови: Скала, цена и интеграција са квантним архитектурама

Корекција квантних грешака (QEC) је интегрални део остварења отпорног на грешке квантног рачунарства, али се њена практична примена основно ограничава изазовима инжењерства материјала. До 2025. године, напори да се скалирају квантни процесори док се одржава кохерентност кубита, смањи цена и интегришу материјали компатибилни са QEC остају у фокусу индустријских и академских истраживања.

Први изазов је идентификација и фабрикација материјала који минимизирају изворе буке и декохеренције. Супроводни кубити, на пример, високо су осетљиви на површинске дефекте и диелектричне губитке у материјалима. Играчи у индустрији као што су IBM и Rigetti Computing пријавили су напредак у технике обраде за смањење дефеката система двосмерности (TLS) на интерфејсима, али прелазак ових побољшања из лабораторије на производну скалу остаје значајна препрека. Слично, за системе затворених иона и неутралних атома, компаније попут IonQ и Pasqal истичу важност материјала компатибилних са ултра-високим вакумом и прецизне контроле ласера, од којих обе долазе са изазовима у цени и интеграцији.

Цена је још један ограничавајући фактор. Оптимизоване подлоге, као што су високопурни силицијум или сапфир за супроводне кубите, и специјалне облоге неопходне за пасивацију површина често повећавају цену квантног хардвера. Напори да се индустријализују производне процесе, укључујући сарадњу између произвођача квантног хардвера и добављача материјала, већ су у току. На пример, Infineon Technologies истражује скалабилне полупроводничке материјале за квантне уређаје, док Oxford Instruments пружа специјализоване алате за депозицију и карактеризацију дизајниране за квантне материјале. Ова партнерства имају за циљ смањење трошкова искоришћавањем постојеће инфраструктуре полупроводника.

Интеграција с квантним архитектурама поставља још један сет изазова. Укључујући кодове корекције грешака, попут површинских кодова, захтева густе, ниске-губитке интерконструкције и високе верности контролне електронике. Ово захтева напредак материјала не само на нивоу кубита, већ и у паковању, криогеници и хардверу управљања. Quantinuum развија интегрисане архитектуре које комбинују нове материјале с скалабилним схемама корекције грешака, док NIST и даље поставља стандарде за ниско-буке материјале и метролошке уређаје.

Гледајући у будућност, очекује се да ће пробиће у материјалима играти кључну улогу у омогућавању корекције грешака у квантном рачунарству на скали. Крос-дисциплинарни напори између произвођача квантног хардвера и стручњака за материјалну науку вероватно ће се убрзати, наметајући скалабилна, економична и архитектурно компатибилна решења. Следеће године биће критичне у преносу напредака матерала из лабораторије у чврсте, фрижидбене платформе за корекцију квантних грешака.

Регулаторна и стандардна окружења (ieee.org, nist.gov)

Регулаторна и стандардна окружења за инжењерство квантних материјала за корекцију грешака (QEC) се брзо развијају док се квантна индустрија приближава скалабилним, отпорним на грешке квантним рачунарима. У 2025. години, пажња је усмерена на успостављање униформа обележја и интероперабилних спецификација за подршку развоју и веровању QEC материјала и уређаја.

Кључне организације активне су у обликовању ових стандарда. IEEE Quantum Initiative је покренула више радних група посвећених метрика перформанси квантног рачунарства, карактеризацији хардвера и протоколима корекције грешака. Стандард IEEE P7130, који дефинише терминологију квантног рачунарства, и даље остаје основан за сарадничке дискусије, док су нови пројекти у току за развој смерница специфичних за својства материјала кључних за QEC, као што су времена кохерентности, густина дефеката и репродуктивност фабрикације.

На националном нивоу, Национални институт за стандарде и технологију (NIST) предводи напоре да стандардује мерење и извештавање о карактеристикама материјала релевантним за корекцију квантних грешака. NIST-ov програм квантне информације тренутно покреће интерлабораторне студије за упоређивање перформанси материјала кроз различите процесе фабрикације, циљајући супроводне, фотонске и платформе затворених иона. Њихов рад информише предлоге стандарда за карактеризацију материјала као што су високопурни силицијум, изотопски обрађени дијаманти и супроводни филмови, који су централни за QEC истраживања.

Ангажовање индустрије је кључно за стандардни процес, пошто компаније и истраживачки конзорцијуми доносе податке о фабрикацији из стварног света и метрике перформанси уређаја. На пример, сараднички напори између NIST-а и индустријских партнера производе референтне материјале и протоколе мерења за параметре релевантне за кубите, као што су времена опоравка (T₁) и фазна времена (T₂), као и карактеризацију дефеката у подлогама и интерфејсима.

Гледајући у наредне године, регулаторне и стандардне активности ће вероватно интензивирати како се квантна технологија прелива из лабораторијског истраживања у рану комерцијализацију. Очекује се да ће IEEE и NIST објавити додатне техничке стандарде и најбоље праксе које ће подржати набавку материјала, квалификацију уређаја и осигурање квалитета у квантном снабдевању. Ове иницијативе имају за циљ смањивање варијабилности, убрзавање иновација и осигурање крос-платформске компатибилности, постављајући позадину за чврсту реализацију корекције квантних грешака на скали.

Пут ка комерцијализацији: Од лабораторије до усвајања у индустрији

Пут ка комерцијализацији инжењерства квантних материјала за корекцију грешака (QEC) брзо се развија док индустрија квантног рачунарства прелази из лабораторијских прототипова у скалабилне, отпорне на грешке квантне уређаје. У 2025. години, водећи развијачи хардвера интензивирају свој фокус на иновације материјала суштинских за практичну примену QEC, настојећи да смање декохеренцију и минимизирају оперативне грешке на индустријској скали.

Супроводни кубити остају водећи кандидат за краткорочне квантне рачунаре, али њихова верност и кохерентност дубоко зависе од чистоће материјала и инжењеринга интерфејса. Компаније као што су IBM и Rigetti Computing инвестирају у нове технике мултислојне фабрикације, висококвалитетне диелектрике и побољшане процесе Јозефсонове спојнице како би систематски потиснули буку материјала. Недавна обавештења са IBM указују на то да су уређаји с више кубита са стопама грешака које приближавају праг потребан за корекцију грешака површинског кода, кључна прекретница за превазилажење шумних интермедизованих скала квантних (NISQ).

Платформе затворених иона и неутралних атома такође бележе значајан напредак кроз инжењерство материјала. IonQ ради на побољшању подлога чипа за затворене ионе и облога електрода како би смањио шуму електричног поља и продужио животни век кубита, док Pasqal фокусира на оптимизацију оптичких и вакуум интерфејса за своје неутралне атомске мреже. Ова побољшања су од суштинског значаја за скалабилни QEC, пошто бука из материјала остаје главна препрека и за верности капија и за тачност мерања.

Значајан тренд у 2025. години је појава посвећених добављача материјала QEC. Компаније као што је QNAMI комерцијализују подлоге од дијаманта с инжењерисаним центрима азота-вакуум, које служe и као кубити и као ултраосетљиви квантни сензори за карактеризацију материјала. Ова двострука функционалност омогућује брзе повратне цикле између развоја материјала и оптимизације уређаја, помажући у идентификовању и елиминацији микроскопских дефеката који доводе до ширења грешака.

Гледајући напред, наредне године бићу обележене интензивираним сарадњама између индустрије и академских кругова усмерених на стандардизацију карактеризације QEC материјала и протокола квалификације. Организације као што је Национални институт за стандарде и технологију (NIST) вероватно ће играти све већу улогу у успостављању основа за ниско-дефектне материјале, површинске третмане и квалитет интерфејса. Како се ови стандарди развијају, они ће подржати развој ланаца снабдевања спремних за QEC, олакшавајући прелазак из фабрикације прототипа у репродуктивну, скалабилну индустријску производњу.

Укратко, комерцијализација QEC инжењерства материјала у 2025. години обележава се брзим иновацијама у обради материјала, појавом специјализованих добављача и раним успостављањем индустријских стандарда. Ови напори у целини отварају пут за чврсте системе квантне корекције грешака, приближавајући поље практичном, великом квантном рачунарству.

Нове примене: Квантно рачунарство, сензација и комуникације

Корекција квантних грешака (QEC) је централна за остварење практичних квантних технологија, а инжењеринг материјала је у срцу недавних напредака у овој области. Како се квантни уређаји повећавају у 2025. години, потражња за материјалима са ултра-ниским густинама дефеката, ниским диелектричним губицима и повећаним временима кохерентности се интензивира. Квантни рачунари, посебно, захтевају материјале кубита који минимизирају и грешке преокрета битова и грешке у фази, а водећи развијачи хардвера најављују пробије у релевантној науци о материјалима.

У суперкондукторским кубитима, побољшања у инжењерингу подлога и интерфејса преливају се у кубите са дужим временима кохерентности, директно користећи QEC шеме. IBM је известио о побољшаном перформансу у својим квантним процесорима захваљујући високопурним сапфирним подлогама и напредним површинским третманима, док Rigetti Computing развија нове алуминијумске и ниобске филмове с смањеним дефектима система двосмерности (TLS). Ове материјалне побољшања су критична за имплементацију кодова на корекцију грешака као што је површински код, који захтева стотине физичких кубита за сваки логички кубит.

Платформе за спин кубите такође бележе брзе иновације. Intel је постигао значајне прекретнице са изотопски пречишћеним силицијумом, што драстично смањује магнетну буку и декохеренције, подржавајући чвршћу корекцију грешака. У дијамантским NV центровима, Element Six снабдева ултра-пуре синтетичке дијамантне подлоге, што омогућава дужа времена кохерентности спина за примене у квантном сензорству и комуникацијама.

Поред појединачних материјала, интегрисани квантни фотонски кругови се појављују као обећавајућа платформа за QEC-омогућену квантну комуникацију. Paul Scherrer Institute напредује у силиконској фотоници с ниским губитком таласоводима и спојницама које су неопходне за заштићену пренос квантних информација преко мрежа.

Гледајући напред, следеће године видеће појачану сарадњу између произвођача квантног хардвера и добављача материјала на инжењерству интерфејса без дефеката и скалабилним процесима фабрикације. Изгледи за 2025. и даље обухватају не само усавршавање постојећих материјала, већ и развој потпуно нових класа супроводника, полупроводника и фотонских материјала специјално прилагођених за компатибилност са QEC. Индустрија предвиђа да ће ови напредци подржати следећи искорак у отпорном на грешке квантном рачунарству, ултраосетљивим квантним сензорима и безбедним системима квантне комуникације.

Прогноза: Стратешке прилике и будуће сметње (2025–2030)

Корекција квантних грешака (QEC) спрема се да постане основни камен скалабилног квантног рачунарства, а инжењерство материјала је у срцу ове трансформације. Како се поље напредује у 2025. и даље, појављују се неколико стратешких прилика и деструктивних трендова, покренутих потребом за већом верношћу кубита, побољшаним временима кохерентности и прегледним квантним архитектурама.

Постепени прелазак ка отпорним на грешке квантним системима убрзава улагање у нове материјале и технике фабрикације. На пример, IBM је најавио текући развој супроводних кубита са побољшаним површинским третманима и инжењерингом подлога за ублажавање декохеренције и дефеката система двосмерности (TLS). Слично, Google Quantum AI истражује прилагођене хетероструктуре интерфејса и напредну литографију како би смањила изворе буке, директно утичући на стопе грешака логичких кубита.

Друга критична област је интеграција нових материјала за тополошке кубите, који обећавају урођену отпорност на грешке. Microsoft наставља да улаже у хибридне платформе на бази полупроводника-супроводника, са недавним напредком ка униформности материјала и скалабилности. Ова побољшања би могла, до краја 2020-их, омогућити робустније QEC кодове са смањењем преоптерећења.

На страни понуде, сарадња између произвођача квантног хардвера и стручњака за материјале појачава се. Oxford Instruments и Bluefors пружају криогене и системе за депозицију специјално прилагођене за синтезу материјала ултра-пурне и контроле интерфејса, што је од суштинског значаја за репродуктивне QEC перформансе.

Гледајући напред до 2030. године, изгледи за инжењерство QEC материјала укључују:

• Скалирање производње група кубита са високим кохерентности уз употребу подлога инжењера дефеката и епитаксионих техника раста.
• Усвајање нових 2D материјала и метода пасивације површине за продужавање животног века кубита и смањење извора кореловане грешке, како се истражује у недавним прототипима Rigetti Computing.
• Поява квантних фаундрија специјализованих за QEC-оптимизоване материјале, убрзавајући пренос технологија из истраживања у комерцијалне квантне процесе.

Деструкције могу произвести из непредвиђених напредака у синтези материјала или из партнерстава између индустрије, као што су они између гиганата полупроводника и квантних стартапа. Како роадмапови квантног хардвера постају амбициознији, инжењерство материјала за QEC ће бити кључни фактор у одређивању које технологије постигну велике, практичне квантне предности до 2030. године.

Извори и референце

• IBM Corporation
• Rigetti Computing
• Quantinuum
• Infineon Technologies AG
• Национални институт за стандарде и технологију (NIST)
• Quantinuum
• Oxford Instruments
• Microsoft
• IonQ
• Paul Scherrer Institute
• IonQ
• Pasqal
• IEEE
• QNAMI
• Google Quantum AI
• Bluefors