Рубрики Австралийские физики, недавно «склеившие» два кремниевых кубита, успешно использовали их для проведения квантовых вычислений, что показало возможность использования полупроводников для создания универсальных квантовых компьютеров, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.
«Точность, с которой нам удалось записывать информацию в эти кубиты, является абсолютным рекордом. Это означает, что мы теперь можем приступить к расширению этих квантовых устройств, добавляя в него новые кубиты, и использовать их для все более сложных квантовых вычислений, таких как поиск лекарств, обработка баз данных и моделирование молекул», — заявил Андреа Морелло (Andrea Morello) из университета Нового Южного Уэльса в Сиднее (Австралия).
Андреа Морелло и его коллеги по университету уже несколько лет разрабатывают компоненты, необходимые для сборки полноценного квантового компьютера. Так, в 2010 году они создали квантовый одноэлектронный транзистор, а в 2012 году — полноценный кремниевый кубит на основе атома фосфора. В 2013 году они собрали новую версию кубита, которая позволяла почти со 100% точностью считывать данные из него и оставалась стабильной очень долго.
Оставался один шаг – научиться объединять подобные кубиты, используя те же полупроводниковые технологии, что и сами ячейки квантовой памяти.
Эта задача была реализована в конце октября, когда ученые заменили атом фосфора на редкий изотоп кремния – кремний-29, и поменяли структуру кубитов.
В своей новой работе группа Морелло проверила, можно ли использовать подобные пары кубитов для проведения вычислений, научившись «нарушать» строгие ограничения, накладываемые на работу квантовых систем теоремой Белла.
Их новые кубиты представляют собой своеобразный шаг назад – они представляют собой одиночный одноэлектронный транзистор на базе атома фосфора, в котором спин самого атома играет роль одного кубита, а спин электрона – роль второй вычислительной «ячейки» квантовой системы.
Используя микроволновые излучатели, ученые научились манипулировать состоянием этой пары кубитов таким образом, что состояние спина электрона жестким образом зависело от того, что содержал в себе «атомный» кубит.
Это резко повысило точность записи и чтения информации из кубита, достигнув фантастической точности в 96%, что является абсолютным рекордом на сегодняшний день.
Это позволяет произвольным образом манипулировать состоянием кубитов и использовать их для проведения вычислений и формулировки квантовых вычислительных алгоритмов. Морелло и его коллеги провели при его помощи первые подобные вычисления, реализовав логическую операцию CNOT в подобном кубите.
Точность ее работы, если проводить каждое вычисление по 30 раз, приближается к 100%, что позволяет приступить к созданию более полезных и практически применимых квантовых схем, способных проводить реальные вычисления, заменяя фосфор другими атомами, вроде висмута, способные служить основой для большего числа кубитов.