Физики из Австралии научились управлять отдельными кубитами в "толпе" из подобных ячеек квантовой памяти, не мешая их соседям, пишет РИА Новости. Это заметно ускорит создание сложных квантовых компьютеров, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
"Наша система работает подобно радио – мы можем "настраиваться" на связь с определенным кубитом подобно тому, как мы переключаемся между станциями на радиоприемнике. По сути, каждый из них имеет свой уникальный адрес, что крайне полезно для создания полноценных квантовых компьютеров", — рассказывает Сэм Хиле (Sam Hile) из университета Нового Южного Уэльса в Сиднее (Австралия).
Хиле и его коллеги по университету, работающие под руководством Энди Дзурака (Andrew Dzurak), 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-31.
В 2013 году они собрали новую версию кубита, которая позволяла почти со 100% точностью считывать данные из него и оставалась стабильной очень долго. В октябре 2015 года Дзурак и его команда сделали первый шаг к созданию первого кремниевого квантового компьютера, объединив два кубита в модуль, выполняющий логическую операцию ИЛИ. В прошлом году им удалось защитить кубиты от помех, сделав большой шаг в сторону создания "рабочего" квантового компьютера.
Оставался один шаг – научиться объединять подобные кубиты, используя те же полупроводниковые технологии, что и сами ячейки квантовой памяти. Сделать это было крайне тяжело, так как "обычные" полупроводниковые кубиты могут взаимодействовать друг с другом лишь на небольшом расстоянии.
Решив эту проблему в начале прошлого года, ученые столкнулись еще с одной проблемой – кубиты было крайне сложно разместить на кремниевой подложке так, чтобы они могли взаимодействовать друг с другом, и при этом их содержимое можно было менять, не мешая работе соседних ячеек памяти.
Хиле и его коллеги решили эту проблему, используя не "атомные", а "молекулярные" фосфорные кубиты. По сути, они ничем не отличаются от одноатомных транзисторов Дзурака за исключением того, что в их центре находится не один, а несколько атомов фосфора-31 и набор специальных антенн, которые вырабатывают направленные пучки микроволн.
Добавление "лишних" атомов фосфора заметным образом поменяло то, как их электроны "общались" с этими антеннами, но не повлияло на взаимодействия между ними. По сути, каждый набор из частиц начал реагировать на разные частоты, которые вырабатывали эти излучатели. Это позволяет индивидуально контролировать их состояние, не затрагивая других кубитов.
Ученые проверили работу подобных индивидуальных "раций" для кубитов, изготовив чип, содержавший в себе две ячейки квантовой памяти с одним и двумя атомами фосфора-31. Как показали эксперименты, состояние каждого из них можно было менять даже в том случае, когда они находились на расстоянии всего в 16 нанометров друг от друга
Подобные "рации", как отмечают физики, имеют практически бесконечное число индивидуальных каналов. Для расширения их числа нужно или добавить новые атомы фосфора, или поменять их положение относительно друг друга. Это позволяет создавать очень сложные квантовые чипы, не беспокоясь о возможных наложениях сигналов и помехах, заключают авторы статьи.
