Австралийские физики изготовили полноценный кубит из пластинки кремния и атома фосфора и впервые использовали его для записи и считывания информации, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
Квантовый компьютер – вычислительное устройство, использующее в своей работе квантовомеханические эффекты. Принципиальным отличием таких компьютеров от традиционных является использование квантовых систем с двумя возможными состояниями (так называемых квантовых битов, кубитов) вместо двоичной системы представления информации в виде 0 и 1.
 |
Кубитом может быть спин электрона, принимающий состояния, условно называемые «верх» и «низ». Для своей работы компьютеры должны уметь менять состояние спина, то есть записывать информацию, и отслеживать это изменение, тем самым считывая обработанные данные.
Группа физиков под руководством Андреа Морелло (Andrea Morello) из университета Нового Южного Уэльса в Сиднее (Австралия) уже несколько лет пытается создать эффективные и дешевые кубиты на базе различных материалов.
Так, в 2010 году авторы статьи разработали устройство – «одноэлектронный транзистор», позволяющий считывать состояние кубита – атома фосфора, прикрепленного к кремниевой подложке. Этот прибор стал первым шагом на пути изготовления полностью кремниевого кубита.
В новом исследовании Морелло и его коллеги сделали кубиты на основе одноэлектронных транзисторов полноценными, научившись не только считывать информацию из кубита, но и записывать ее.
Ключевым компонентом нового устройства является набор микроэлектродов, генерирующий микроскопическое магнитное поле, пульсирующее с частотой в 30 гигагерц. Это поле взаимодействует с электронами в атоме кубита и меняет их спин, тем самым записывает новую информацию до начала очередного цикла операций.
По словам ученых, такие кубиты способны функционировать без внешнего вмешательства в течение 200 микросекунд. Этого времени хватает на совершение около тысячи манипуляций, что достаточно для проведения несложных вычислений и опытов. Другим положительным качеством этих кубитов является их относительная дешевизна – их можно «печатать» при помощи современных технологий изготовления кремниевых микрочипов.
Морелло и его коллеги отмечают, что длительность работы таких кубитов можно многократно улучшить, снизив долю примесей в кремнии и усовершенствовав конструкцию электродов. В этом случае кубит сможет просуществовать в синхронизированном виде около секунды, чего хватит на совершение около миллиарда операций.
В своих следующих работах физики планируют создать простейший вычислительный модуль на базе двух кубитов и проверить его в действии. По их словам, для этого нет никаких технологических или физических препятствий.
«Нам впервые удалось продемонстрировать способность представлять и манипулировать кубитом, управляя спином электронов в атоме. Это ключевой шаг на пути создания кремниевого квантового компьютера на основе единичных атомов-кубитов», – заключает один из участников исследования Эндрю Дзурак (Andrew Dzurak) из университета Нового Южного Уэльса.
Источник: РИА Новости
Читайте также:
Квантовые вычисления на кремнии
Защищенный квантовый компьютер создан внутри алмаза
IBM совершила прорыв на пути создания квантового компьютера
Семь университетов США пытаются создать квантовую память
Доказана возможность создания квантовых жестких дисков
Серьезный прогресс в построении спинтронных квантовых компьютеров
Построена первая квантовая сеть