Fujitsu kertoo rakentaneensa maailman ensimmäisen toimivan kvanttitietokoneprototyypin, jossa timantin tina-vakanssikeskuksiin perustuvat spinkubitit on yhdistetty fotonisiin integroituihin piireihin.
Timanttispineihin perustuvassa kvanttilaskennassa kubitteina käytetään timanttikiteen hilavirheitä eli värikeskuksia. Fujitsun prototyypissä käytetään tina-vakanssikeskuksia eli SnV-keskuksia, joissa tina-atomi sijaitsee kahden timanttihilasta puuttuvan atomin välissä.
SnV-keskusten etuna on niiden symmetrinen rakenne, jonka ansiosta ne ovat vähemmän herkkiä ulkoiselle kohinalle kuin timanttispin-kvanttilaskennassa yleisemmin käytetyt typpivakanssi- eli NV-keskukset. Tavoitteena on päästä erittäin tarkkoihin kubitteihin ja sitä kautta pienentää virheenkorjaukseen tarvittavien fyysisten kubittien määrää.
Tekniikan toinen keskeinen etu liittyy skaalautuvuuteen. Spinkubitteja voidaan yhdistää fotonien avulla, joten erillisiä kvanttimoduuleja voidaan kytkeä optisesti toisiinsa. Näin suuren kvanttitietokoneen kaikkia kubitteja ei tarvitse sijoittaa samalle sirulle tai edes samaan kryostaattiin.
Fujitsu on prototyypissä integroinut SnV-keskuksia sisältävät nanometrikokoiset timanttikiteet alumiinioksidista valmistettuihin optisiin aaltojohtimiin. Fotonisen piirin avulla SnV-keskusten lähettämiä yksittäisiä fotoneja voidaan erottaa kubittien tilan lukemista varten.
Järjestelmä toimii noin 1,55 kelvinin eli –271,6 celsiusasteen lämpötilassa. Se on selvästi korkeampi lämpötila kuin suprajohtavissa kvanttitietokoneissa, joiden kubitit toimivat tyypillisesti vain muutamien millikelvinien lämpötilassa.
Fujitsu on lisäksi kehittänyt ohjausjärjestelmän, joka muuntaa kvanttiporteista muodostuvat ohjelmat timanttispinien tarvitsemiksi optisiksi, mikroaalto- ja radioaalto-ohjauksiksi. Prototyyppiä voidaan tämän ansiosta käyttää yhtiön Hybrid Quantum Computing Platform -alustan kautta.
Tekniikkaa on kehitetty yhdessä Delftin teknillisen yliopiston ja QuTechin kanssa vuodesta 2020 lähtien. Fujitsu aikoo seuraavaksi rakentaa useista optisesti yhdistetyistä timanttispin-moduuleista koostuvan prototyypin vuonna 2027.
Pidemmällä aikavälillä yhtiö aikoo yhdistää timanttispin-teknologiaa myös suprajohtaviin kvanttijärjestelmiin. Fujitsun tavoitteena on päästä 250 loogiseen kubittiin tilikauteen 2030 mennessä ja tuhanteen loogiseen kubittiin tilikauteen 2035 mennessä.
Suojattu flash-muisti tarjoaa verkkoon liitetyille laitteille ja järjestelmille laitteistopohjaisen suojauskerroksen ja täyttää NIST SP800-193 -ohjeistuksen mukaiset häiriönsietovaatimukset. Muistipiireihin erikoistuneen Winbondin kehittämä suojattu flash-piiri on myös suoraan korvaava ja täysin yhteensopiva tavanomaisten NOR-flash-piirien kanssa.