Математика и Computer Science

Кубиты заставили взаимодействовать на больших расстояниях

Tony Melov/UNSW

Команда исследователей из Принстонского университета продемонстрировала, что два кремниевых спиновых кубита могут взаимодействовать даже на относительно большом расстоянии друг от друга. Исследование было опубликовано в журнале Nature.

«Способность передавать сообщения от одного кубита к другому на кремниевом чипе открывает новые возможности для квантовых вычислений, — подчеркивает один из авторов исследования, профессор физики в Принстонском университете Джейсон Петта. — Конечная цель состоит в том, чтобы расположить несколько кубитов в двумерной сетке, которая может выполнять сложные вычисления. Наша работа должна помочь в долгосрочной перспективе улучшить коммуникацию между кубитами, а также между чипами».

Чтобы сделать квантовые вычисления эффективными и коммерчески выгодными, необходимо, чтобы в системе одновременно существовали десятки тысяч кубитов, которые могут взаимодействовать друг с другом. Современные прототипы квантовых компьютеров от Google, IBM и других компаний содержат десятки кубитов на сверхпроводниках, но многие ученые считают более перспективными в долгосрочной перспективе кубиты на основе кремния.

Кремниевые спиновые кубиты имеют ряд преимуществ перед сверхпроводящими. Они сохраняют свое квантовое состояние дольше, а их стоимость ниже. Но у этой технологиии есть несколько нерешенных проблем, которые частично связаны с тем, что кремниевые кубиты чрезвычайно малы. По словам ученых, самая значительная проблема, которая при этом возникает, — это сложность передачи информации между кубитами в рамках одного чипа.

Теперь исследователи из Принстонского университета нашли способ решить эту проблему. Для этого они соединили кубиты с помощью «провода», который переносит в себе излучение аналогично волоконно-оптическим проводам, которые доставляют интернет в дома. Однако в этом случае провод представляет собой узкое пространство между кубитами, через которое единственный фотон может переносить информацию от одной части системы к другой.

Два кубита располагались примерно в полусантиметре друг от друга — это достаточно много для квантового масштаба. Если бы каждый кубит был размером с дом, они могли бы обмениваться информацией, находясь на расстоянии больше 1200 километров друг от друга. Ключевым моментом в исследовании была настройка обоих кубитов и фотона на одну частоту. Ученые смогли сделать это для обоих кубитов независимо друг от друга, не разрывая их связь с фотоном. Ранее архитектура устройства позволяла соединять только один кубит с фотоном за раз.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.