Прежде чем квантовые компьютеры и квантовые сети смогут реализовать свой огромный потенциал, ученым предстоит решить несколько сложных проблем. И недавно ученые объявили о потенциальном решении одной из них.
Кремниевый материал, из которого сделаны наши современные вычислительные компоненты, обладает возможностями для хранения квантовых битов.
Эти квантовые биты — или кубиты — являются ключом к производительности квантовых вычислений следующего уровня, и они бывают разных типов.
Кремниевые кубиты — один из типов, который физикам удалось сделать более совершенным и стабильным с течением времени, но также остается вопрос о соединении их вместе в больших масштабах. Новое исследование показывает, что определенные дефекты кремния — известные как Т-центры — могут выступать в качестве фотонных (или световых) связей между кубитами.
«Такой эмиттер, как Т-центр, сочетающий в себе высокопроизводительные спиновые кубиты и оптическую генерацию фотонов, идеально подходит для создания масштабируемых, распределенных квантовых компьютеров, — говорит квантовый физик Стефани Симмонс из Университета Саймона Фрейзера в Канаде. — Они могут обрабатывать данные и передавать их вместе, вместо того, чтобы использовать две различные квантовые технологии, одну для обработки, другую для передачи данных».
Другими словами, это более эффективная система и, вполне возможно, более простая в создании. Исследователи отметили, что впервые такой вид активности квантовых частиц оптически наблюдался именно в кремни — еще одно доказательство того, что разработки двигаются в правильном направлении.
Есть еще одно преимущество: Т-центры излучают свет с той же длиной волны, которая используется в современных оптоволоконных сетях связи и телекоммуникационном оборудовании. А это сделает внедрение технологии квантового интернета более простым.
«С помощью Т-центров можно создавать квантовые процессоры, которые по своей сути общаются с другими процессорами», — говорит Симмонс.
Исследователи изготовили десятки тысяч маленьких «микропакетов» на кремниевых пластинах, используя специальные методы микроскопии, чтобы подтвердить, что каждое из этих крошечных устройств имеет небольшое количество Т-центров, к которым можно обращаться индивидуально и управлять ими.
Ещё предстоит еще много работы — кубиты необходимо сделать более надежными и точными, чтобы их можно было правильно использовать, — но это исследование на один значительный шаг приближает нас к будущему квантовых вычислений.
И если это будущее может быть основано на кремнии, то у нас уже есть многолетний опыт производства и оборудование, которое мы можем использовать. А это, в свою очередь, означает более плавный переход к масштабным квантовым вычислениям.
Читайте также: Интернет создан из демонов