Физики сделают квантовые компьютеры из алмазов

Ученые из Гарвардского университета, Университета Ульма, Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) и Российского квантового центра создали кубит — наименьший элемент хранения информации в квантовом компьютере — и оптический транзистор на основе алмазов. Это позволит делать квантовые компьютеры нового поколения и повысит качество защиты информации, осуществляемой квантовыми методами. Исследование опубликовано в журнале Science.

Авторы работы продемонстрировали, что алмазы с включенными в них атомами кремния, могут быть хорошей альтернативой сверхпроводящим кубитам. По словам научного сотрудника ФИАН Дениса Сукачева, такие алмазы могут служить хорошей основой для создания достаточно простых и надежных квантовых компьютеров, они могут работать в качестве элементов для оптических квантовых сетей и сверхчувствительных сенсоров. Кроме того, исследователям удалось сделать первый оптический транзистор на основе таких алмазов.

Многие исследователи сейчас пытаются создать универсальный квантовый компьютер, в эти проекты вкладывают средства крупные корпорации (например, Google и IBM). Вычислительные элементы квантовых компьютеров — кубиты — построены на основе ионов, охлажденных атомов или фотонов, способных находиться в суперпозиции нескольких состояний. Последнее время активно развиваются технологии создания кубитов на базе сверхпроводящих контактов Джозефсона — элементов, что представляют собой два контакта, разделенных тонким слоем диэлектрика, сквозь который электроны могут туннелировать. Благодаря этому свойству кубиты ведут себя как квантовые объекты и при этом сохраняют устойчивость.

Недавно такой кубит удалось создать российским ученым. Однако у сверхпроводящих кубитов есть свои недостатки: они работают в микроволновых частотах, а для передачи данных намного удобнее использовать оптические частоты.

По словам авторов работы, сверхпроводящие кубиты разрабатывают уже много лет, у них большая фора, но, возможно, что первые полноценные квантовые компьютеры будут созданы на базе алмазов.