Финский стартап S-Transistors, дочернее предприятие Финского центра технических исследований VTT, привлек 2,6 миллиона евро в качестве стартового финансирования для создания принципиально нового класса микросхем на основе сверхпроводящих транзисторов.

Эта технология имеет несколько многообещающих применений - от энергоэффективных классических вычислений до электроники космических аппаратов, но наибольшую пользу принесут, в частности, квантовые вычисления.

Современные сверхпроводящие квантовые компьютеры с криогенным охлаждением нуждаются в решении, изменяющем парадигму, чтобы преодолеть ограничение масштабирования квантового процессора (QPU) - массива квантовых битов, который, по аналогии с обычным центральным процессором, выполняет квантовые вычисления.

Это ограничение связано с тем, что сегодня квантовые процессоры требуют большого количества энергии и плохо масштабируются: на каждый кубит приходится несколько дорогих и громоздких кабелей, идущих от процессора внутри криостата к электронике, работающей при комнатной температуре.

Именно здесь технология сверхпроводящих транзисторов S-Transistors, которая уже доступна в масштабе пластин, предлагает решение, которое значительно более энергоэффективно и компактно, чем существующие альтернативы.

Раунд финансирования проводился Lifeline Ventures, ведущим скандинавским инвестором, к которому присоединился инвестор-ангел. Компания S-Transistors планирует использовать предварительное финансирование для разработки нескольких прототипов продуктов для контроля и обработки криогенных сигналов, создания собственной криогенной лаборатории, создания пилотной производственной линии для своих уникальных интегральных схем на основе сверхпроводящих транзисторов и расширения команды.

“Сегодняшние усилия по масштабированию криогенных квантовых компьютеров привели к огромному прогрессу, и уже продемонстрировано несколько практических примеров их использования, - говорит доктор Георгий Богуславский (на фото), соучредитель и генеральный директор S-Transistors. - Однако дальнейшее масштабирование по-прежнему сопряжено с трудностями, поскольку оно по-прежнему зависит от энергопотребления помещений”.-температурная электроника и отдельная проводка для каждого квантового бита (кубита) — все это используется для управления квантовым компьютером и связи его с внешним миром. Самый очевидный путь вперед, в частности для сверхпроводящих квантовых компьютеров, состоит в том, чтобы поместить классическое аппаратное обеспечение управления и интерфейса в криостат, расположенный рядом с квантовым чипом, который хранится в холодном состоянии для защиты его хрупких квантовых состояний. Загвоздка в том, что такая интеграция чрезвычайно требовательна к рассеиваемой мощности, быстродействию и энергоэффективности. Сверхпроводящие транзисторы - это именно то, чего не хватает для крупномасштабных энергоэффективных квантовых вычислений.”

Криогенные квантовые компьютеры, в том числе основанные на сверхпроводящих квантовых битах, считаются одними из наиболее перспективных платформ для масштабирования квантовых вычислений. Для раскрытия их полного потенциала потребуются квантовые машины с сотнями тысяч кубитов, а также новые технологии, способные поддерживать такие вычислительные системы такого масштаба.

Одной из ключевых проблем является электроника, используемая для управления кубитами и передачи сигналов к квантовому процессору и от него. Сегодня большая часть этого оборудования работает вне криогенной среды, в которой находится чип квантовой обработки. Перенос его ближе к квантовому процессору и эксплуатация при экстремально низких температурах могли бы значительно улучшить масштабируемость.

Однако дело не только в том, чтобы поместить обычные чипы в морозильную камеру. Хотя некоторые промышленные кремниевые транзисторы могут работать при высоких криогенных температурах, им трудно сочетать производительность, необходимую для управления большим количеством кубитов, с чрезвычайно низким энергопотреблением. Избыток тепла может нарушить криогенную среду и нарушить хрупкую работу квантового процессора.

Сверхпроводящие транзисторы предлагают многообещающее решение именно этой проблемы. Они сочетают в себе сверхнизкое энергопотребление и высокое быстродействие с совместимостью с криогенной средой квантового процессора.

“Если вдуматься, транзистор является самым массовым устройством в истории человечества, - говорит доктор Андрей Генералов, соучредитель и технический директор S-Transistors, - благодаря сочетанию функциональности транзистора с его непревзойденным вычислительным потенциалом и свойством сверхпроводимости, обеспечивающим почти нулевое рассеивание мощности в компактном корпусе. с помощью одного устройства мы можем выйти на совершенно новый уровень энергоэффективных криогенных вычислений. В ближайшей перспективе это уже решает проблемы маршрутизации и доставки криогенных сигналов для сверхпроводящих квантовых компьютеров, но реальная перспектива - это материнская плата quantum: совершенно новая платформа для масштабирования квантовых компьютеров, работающая при высоких температурах и управляющая работой QPU на основе кубитов”.

Первым продуктом S-Transistors стал мультиплексор на основе сверхпроводящих транзисторов, который подключается к существующим криогенным установкам и ускоряет разработку и создание прототипов различных квантовых устройств. Он поступит в продажу первым клиентам и стратегическим партнерам в течение первого года работы компании.

Мультиплексор - это первый логический шаг к созданию квантовой материнской платы, и, по мнению потенциальных заказчиков и сотрудников, он устраняет одну из самых острых проблем при масштабировании современных сверхпроводниковых квантовых компьютеров.

Потенциал этой технологии выходит далеко за рамки квантовых вычислений и сенсорики. Впервые теоретически разработанная в 1980-х годах, масштабируемая и воспроизводимая технология сверхпроводящих транзисторов сегодня обладает большим потенциалом в области классических и квантовых вычислений, искусственного интеллекта и высокопроизводительного компьютерного оборудования, электроники космических аппаратов и детекторов элементарных частиц.

Компания S-Transistors намерена стать тем, кто сделает первый шаг от лаборатории к фабрике, направленный на внедрение технологии сверхпроводящих транзисторов потребителями.