В России разработали танталовые чипы для квантовых компьютеров

Учёные «Квантум Парка» МГТУ имени Н. Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА» сообщили о разработке технологии производства сверхпроводниковых интегральных схем на основе тантала. Платформа предназначена для квантовых устройств, включая кубиты и квантовые сопроцессоры.

По оценке авторов проекта, новая технология может улучшить характеристики компонентов более чем в десять раз. Какие именно параметры и с какими решениями сравнивались, в сообщении не уточняется. Первые танталовые квантовые сопроцессоры разработчики планируют поставить осенью 2026 года.

Тантал вместо алюминия

В сверхпроводниковых схемах часто применяют алюминий. В новом проекте выбрали тантал — металл, устойчивый к кислотам и другим агрессивным средам.

Это свойство важно при изготовлении микросхем: танталовые плёнки можно очищать от загрязнений и оксидов. Дефекты материала способны ухудшать параметры квантовых устройств и влиять на время сохранения квантового состояния кубита.

Разработчики также указывают, что естественный оксид тантала содержит меньше дефектов, чем оксид алюминия. Поэтому тантал рассматривают как материал для схем с более стабильными характеристиками.

Добротность резонаторов превысила 10 млн

Технологию проверили на танталовых микроволновых резонаторах. В однофотонном режиме их добротность превысила 10 млн. Добротность показывает, насколько долго резонатор удерживает электромагнитную энергию при минимальных потерях.

Однофотонный режим важен для квантовых вычислений: он соответствует работе с очень слабыми сигналами, близкими к режимам управления кубитами и считывания их состояний.

Авторы разработки сопоставили результат с данными о танталовых резонаторах, опубликованными Принстонским университетом и бельгийским центром IMEC.

Более 1 тыс. экспериментов

Для новой платформы нужен высокочистый альфа-тантал. Получение этой фазы материала на кремниевой подложке стало отдельной технологической задачей.

Специалисты МГТУ имени Н. Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА» провели более 1 тыс. экспериментов, подбирая условия формирования танталовой плёнки на кремнии. Структуру слоёв изучали с помощью просвечивающей микроскопии с атомарным разрешением.

Поставки намечены на осень 2026 года

Танталовая платформа должна стать основой для квантовых сопроцессоров — устройств, выполняющих квантовые операции в составе вычислительных систем. Разработчики рассчитывают перейти от испытаний резонаторов и технологических процессов к поставкам готовых сопроцессоров осенью 2026 года.