Квантовые компьютеры можно радикально упростить

Инновационная конструкция квантовых битов, которую изобрели австралийские инженеры из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW), улучшает шансы на скорое появление полномасштабных квантовых компьютеров, благодаря значительному упрощению и удешевлению их производства.

В статье для журнала Nature Communications описывается спиновый кубит, в котором используются как электрон, так и ядро атома. Состоянию «0» кубита соответствует ориентация электронного спина вниз и ядерного — вверх, для переключения в состояние «1» оба этих спина нужно инвертировать.

В опытном экземпляре кубита использовался одиночный атом фосфора в кремниевом чипе с изолирующим слоем оксида кремния, на котором были смонтированы сверхпроводящие электроды, работающие при температурах вблизи абсолютного нуля и в присутствии сильного магнитного поля.

Таким кубитом можно управлять с помощью не магнитных, а электрических сигналов, которые намного удобнее передавать и локализовать в электронных чипах. Но самая важная его особенность в том, что пара электрон-ядро образует электрический диполь, а диполи могут взаимодействовать между собой на расстояниях в сотни нанометров.

Это означает, что кубиты можно размещать в чипе с гораздо большим интервалом, чем раньше (10-20 нм), получая достаточно места для ключевых классических компонентов, таких как межсоединения, управляющие электроды, схемы считывания показаний.

Руководитель этого исследования, Андреа Морелло (Andrea Morello), программный менеджер Центра технологий квантовых вычислений и коммуникаций (CQC2T) в Сиднее, утверждает, что предложенная ими конструкция вполне осуществима в рамках уже существующих технологий.

В прошлом месяце при финансовой поддержке правительства штата, Банка Содружества, компании Telstra и австралийского федерального фонда было учреждено предприятие Silicon Quantum Computing Pty для совершенствования и коммерческого продвижения уникальных технологий квантовых вычислений UNSW.