Кейсы

Немецкие ученые разработали стабильный квантовый вентиль из кремния

Далее

Ученые из Констанцского университета (Германия), Принстонского университета (США) и Университета Мэриленда (США) создали стабильный кремниевый квантовый вентиль для двухкубитной системы. Это ключевой элемент квантового компьютера, пишет Science Daily.

Квантовый вентиль — это базовый элемент квантового компьютера, преобразующий входные состояния кубитов на выходные по определенному закону. Отличается от обычных логических вентилей тем, что работает с кубитами, а следовательно подчиняется квантовой логике. В новом устройстве электронный спин отдельных электронов кремния используется, как основное хранилище данных (кубитов).

«Гений Джеффа Безоса может убить Amazon»

Квантовые компьютеры могут в будущем заменить электронные компьютеры, когда те достигнут предела вычислительной мощности. Однако они более чувствительны к изменениям окружающей среды, и ученые работают над тем, чтобы создать более стабильные квантовые вентили, которые являются главными «строительными блоками» квантового компьютера.

Особенность открытия американо-немецких ученых состоит в том, что они впервые использовали электронный спин кремния в качестве основы для хранения кубитов. Раньше для этой цели пытались использовать ионы и сверхпроводниковые системы. Направление вращения электрона соответствует «1» или «0» в цифровом бите, но в квантовом состоянии электрон может хранить больше информации, нежели «1» или «0».

Напечатанное устройство подключили к Wi-Fi без помощи электроники

Сперва перед учеными встала задача извлечения отдельного электрона из миллиардов атомов кремния. «Это было грандиозным достижением наших коллег из Принстона», — говорит Гуидо Буркард из Констанцского университета. Они использовали сочетание электромагнетизма и отталкивания для отделения электрона, после чего помещали его в специальную полость, где он хранился в плавучем состоянии. Затем необходимо было разработать систему, которая бы позволила контролировать крутящий момент электрона. Это удалось сделать с помощью нано-электродов и электромагнитов.

Однако, чтобы квантовый компьютер стал программируемым, необходимы два кубита. Поэтому ученые попытались подключить два электрона друг к другу с помощью дополнительно наноэлектрода, который поместили между «полостями», в которых плавают электроны. Благодаря этому «мосту» можно сделать так, чтобы один электрон вращался только, при условии, что другой электрон вращается в определенном направлении. Этот метод оказался довольно точным — на 99% для одного кубита и на 80% — для двух кубитов.

Кремний оказался удачным материалом. Он очень «тихий», то есть имеет относительно низкое число атомных спинов, влияющих на крутящий момент электронов. К тому же, кремний давно используется в микроэлектронике и хорошо изучен.

Новый вид цемента позволит создавать небоскребы высотой в милю

Физики Института Макса Планка сумели реализовать квантовый вентиль с двумя квантами в качестве основных действующих лиц, введя третий квант — атом, выполняющий роль медиатора. Это открытие может позволить в будущем создавать масштабируемые квантовые компьютеры и глобальные квантовые сети.

Загрузка...