Квантовые компьютеры станут мощнее и практичнее благодаря чудо-атомам сурьмы
Ядро атома сурьмы содержит восемь отдельных квантовых состояний, которые можно использовать для кодирования квантовых данных.
Ученые из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW, Австралия) использовали четыре разных способа хранения данных на одном атоме, чтобы повысить мощность квантового компьютера. Они уверены, что их метод поможет сделать квантовые системы мощнее и упростит управление ими, передает Nature Communications.
Классические компьютеры могут обрабатывать и хранить информацию в виде 0 или 1, а квантовые компьютеры могут хранить информацию благодаря тому, что квантовые биты (кубиты) способны принимать значение и 0 и 1 одновременно. Такая способность называется суперпозицией. Это дает квантовым системам экспоненциально большую мощность по мере добавления кубитов, позволяя им делать вычисления, которые слишком сложны для обычных машин. Проблема в том, что манипулировать этими кубитами непросто, особенно когда их количество в рамках одной системы увеличивается. Но ученым удалось записать данные в кубит, — т.е. в один атом, — четырьмя различными способами.
За основу они взяли атом сурьма и имплантировали его в кремниевый чип, где он заменил один из атомов кремния. Это вещество было выбрано, потому что ядро его атома уже содержит восемь отдельных квантовых состояний, которые можно использовать для кодирования квантовых данных. Кроме того, у него есть электрон, содержащий два квантовых состояния, что удваивает их общее количество в атоме сурьмы до 16-ти.
Команде разработчиков удалось манипулировать данными, занесенными в атом, используя четыре разных метода. Электроном можно было управлять с помощью магнитного резонанса, — метода, который используется в аппаратах МРТ. Колеблющееся магнитное поле дало возможность управлять вращением ядра. Управляли ядром и при помощи электрического поля. Также применили технологию под названием "кубиты-триггеры", которая позволила управлять ядром и электроном, находившихся в оппозиции друг к другу, с помощью электрического поля.
Исследователи утверждают, что их открытие поможет сделать квантовые компьютеры "плотнее", поместив как можно больше кубитов в небольшое пространство. Они планируют использовать атомы сурьмы для кодирования логических кубитов, что может способствовать созданию более практичных квантовых компьютеров.
Ранее мы писали о том, что ученые создали первый в мире квантовый гаджет QiB0. Производить квантовые устройства очень тяжело, но шведские ученые сделали их доступными, наладив производство.