Ядерный спиновый кубит впервые воплощен в кремнии

В сентябре прошлого года коллектив университета Нового Южного Уэльса (UNSW) рапортовал в журнале Nature о создании первого действующего спинового кубита на базе электрона атома фосфора, внедренного в кремний. В свежем апрельском номере Nature сообщает об очередном достижении той же группы ученых, проникших еще глубже в структуру атома.

В ядре атома сосредоточена почти вся его масса, при этом диаметр ядра в миллион раз меньше диаметра атома. Манипулировать спином ядра гораздо сложнее, чем спином электрона, но именно изолированность от возмущений внешней среды делает его наилучшим кандидатом на роль кубита, позволяя дольше и точнее хранить информацию.

По достигнутой в ходе экспериментов точности, 99,8%, это устройство на базе ядра атома фосфора конкурирует со считающейся лучшей в мире конструкцией кубита — одиночным атомом в электромагнитной ловушке в вакууме, за которую ее создатели были удостоены прошлогодней Нобелевской премии по физике.

«Наш ядерный спиновый кубит оперирует на том же уровне точности, но находится не в вакуумной камере, а в кремниевом чипе, который можно подключить в электронную цепь подобно обычной микросхеме, — отмечает Андреа Морелло (Andrea Morello), адъюнкт-профессор UNSW. — Кремний является преобладающим материалом микроэлектронной индустрии, благодаря чему наш кубит гораздо более совместим с существующими промышленными технологиями и более легко масштабируем».

Демонстрация квантовой памяти и двухкубитных логических схем являются следующими актуальными целями исследований австралийских ученых, наряду с дальнейшим улучшением точности работы спиновых кубитом за счет перехода к более чистому кремнию.