Простейший квантовый процессор с кремниевыми кубитами успешно проходит первые испытания - «Наука и технологии»

В свое время исследователи группы QuTech из Технологического университета Дельфта (TU Delft), Нидерланды, разработали структуру кремниевых квантовых битов, кубитов, работа которых основана на направлении вращения, спине, пойманных в ловушку двух электронов. Немногим позже такой вид кубитов был воплощен в виде экспериментального квантового устройства исследователями из университета Висконсина, Мэдисон. Управление и считывание состояния кремниевых кубитов производилось в условиях внешнего магнитного поля, создаваемого постоянным кобальтовым магнитом, импульсами микроволнового излучения.

Позже обе группы исследователей, исследователи из Нидерландов и США, начали работать совместно с компанией Intel и создали первый опытный образец простейшего квантового процессора с двумя кремниевыми кубитами. Взаимодействие кубитов между собой и с "внешним миром" в этом процессоре осуществлялось уже не с помощью импульсов микроволнового излучения, а при помощи фотонов света. Испытания этого процессора прошли успешно и он, в меру своих возможностей, полностью справился с выполнением алгоритма квантового поиска Гровера.

"Мы сделали кубиты нашего квантового процессора при помощи самых обычных технологий, которые сейчас широко используются для изготовления классических кремниевых компьютерных процессоров" - рассказывает Томас Уотсон (Thomas Watson), ученый из TU Delft, - "Развивая дальше данное направление, мы скоро получим возможность увеличения количества кубитов до значения, требующегося для реализации полноценных квантовых вычислений".

Отметим, что использование кремниевых кубитов выгодно не только с точки зрения простоты их производства. Такие кубиты имеют гораздо меньшие размеры, чем, к примеру, сверхпроводящие кубиты компании IBM. Кроме того, кремниевые кубиты способны сохранять свое квантовое состояние существенно дольше кубитов других типов.

Однако, у новых кубитов имеется и ряд недостатков. Так как сами кубиты находятся в толще кремния и изолированы от окружающего мира, очень трудно измерить спин их электронов и очень трудно заставить их взаимодействовать друг с другом должным образом. Именно из-за этого скорость работы примитивного кремниевого квантового процессора весьма низка. Тем не менее, решение проблемы взаимодействия кубитов заключается в их более близком взаимном расположении. А если ученым удастся успешно реализовать более быстрые методы считывания и установки квантового состояния кубитов посредством взаимодействия с фотонами, это позволит создать квантовые системы любого масштаба, в которых кубиты смогут обмениваться данным с кубитами, расположенными на других участках их чипа и даже кубитами, находящимися на других чипах.