Очередной прорыв – алмаз в квантовом компьютере

Грег Фукса из университета Калифорнии - Санта-Барбара, работает над квантовым компьютером

 

Физики из Университета Калифорнии в Санта Барбаре и Университета Констанца в Германии, совершили прорыв в использовании алмаза в квантовой физике, что явилось важным шагом на пути к квантовым вычислениям.

Результаты этой работы, представлены в интернет издании Nature Physics.

Физики смогли заставить хрупкую частицу квантовой информации, содержащуюся в пределах одного электрона в алмазе, переместится в соседнее ядро азота, а затем проделать это в обратном порядке.

«Эта способность потенциально полезна, для создания памяти атомного масштаба – элемента  квантового компьютера на основе алмаза, т.к. субатомные частицы более изолированы от деструктивного взаимодействия с внешним миром», заявил Дэвид Оусхалом, ведущий автор этого исследования. Оусхалом, возглавляет Центр UCSB, спинтроники и квантовых вычислений, а так же является профессором физики, электротехники и вычислительной техники.

Эта технология, показывает высокую точность работы «квантовомеханических ворот», на атомном уровне, что позволяет работать со всей квантовой информацией в одном спине электрона и одним ядерным спином, при комнатной температуре. Этот процесс является масштабируемым и открывает двери для новых, твердотельных квантовых устройств.

Недавно ученые показали, что можно синтезировать тысячи отдельных состояний электрона, с пучками атомов азота, т.е. умышленно создавать дефекты, в ловушке одиночных электронов.

«То что делает эту демонстрацию особенно интересной, является то, что атом азота является частью самого дефекта, а это означает, что эти субатомные элементы памяти, автоматически масштабируют количество логических битов(кубитов), в квантовом компьютере», говорит один из соавторов этого исследования Грег Фукс, являющийся научным сотрудником UCSB.

 

Вместо того, чтобы использовать в качестве логических элементов транзисторы, для управления логическим состоянием «0» или «1», квантовый компьютер нуждается в логических элементах, способными манипулировать квантовыми состояниями, которые могут быть одновременно и «0» и «1». И даже при комнатной температуре, этот процесс могут совершать новые технологии на основе алмаза, который в последнее время стал основным кандидатом для формирования квантового варианта транзистора.

«Ключевым прорывом, стало использование уникального свойства квантовой физики – два квантовых объекта, в особых условиях становятся смешанными, чтобы сформировать новый – составной объект», заключает профессор. «При смешивании квантового состояния спина электрона, со спиновым состоянием ядра азота на короткий срок, порядка 100 миллиардных долей секунды, информация, которая была изначально закодирована в электроне, передается ядру».