Предложен новый способ конструирования квантовых компьютеров

До сих пор экспериментальные модели квантовых вычислительных устройств могли оперировать лишь несколькими кубитами. Поэтому, важное значение имеет работа коллектива университета Принстона, создающая предпосылки к построению компьютеров, состоящих из миллионов кубитов.

Возглавляющий исследование Джейсон Петта (Jason Petta) и его коллеги предложили метод, позволяющий быстро и надежно осуществлять пересылку квантовой информации в компьютере. Ученые использовали поток микроволновых фотонов для анализа спинового состояния пары электронов, захваченных в миниатюрную ловушку – квантовую точку. Спин служил базовой единицей информации, а поток фотонов – средством ее считывания.

«Мы создали полость с зеркалами с противоположных сторон, – отражающими не видимый свет, но микроволновое излучение, – комментирует Петта. – Затем микроволны вводились с одной стороны и принимальсь со второй. Спиновые состояния электронов в полости влияли на микроволны, и мы могли отслеживать эти изменения».

Чтобы получить квантовую точку ученые изолировали пару электронов в небольшом фрагменте материала, называемого полупроводниковый нанопровод. На его протяжении были созданы «ловушки» устроенные так, что электрон мог занимать одну из них, только обладая определенным уровнем энергии.

Электроны с одинаковыми спинами отталкивались, с разными – притягивались. Экспериментаторы манипулировали с электронами, доводя их до определенного энергетического уровня, а затем определяли их местонахождение. Если они оказывались в одной ловушке, это означало, что их спины различались, а если в разных, то были одинаковыми.

Поместив такую квантовую точку в микроволновой канал физики Принстона получили возможность передавать информацию о спиновом состоянии электронной пары – кубит.

В дальнейшем, планируется улучшить микроволновые зеркала, что позволит повысить надежность работы установки для одной электронной пары. Затем количество кубитов будет увеличено добавлением новых квантовых точек. По мнению авторов исследования, представленного в журнале Nature от 18 октября, их технология не накладывает принципиальных ограничений на степень масштабирования, позволяя строить как угодно сложные квантовые вычислительные системы.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365