Квантовые ловушки – для квантовых чипов
Как мы уже не раз обращали внимание наших читателей, казавшиеся еще несколько лет абсолютно фантастическими квантовые компьютеры постепенно обретают все больше реальных черт. Вопросам реализации квантовых компьютеров посвящена очередная публикация ученых из университета штата Мэриленд в журнале Nature Physics.Напомним вкратце, что отличия между обычными и квантовыми вычислителями начинаются с самых основ – с методов репрезентации данных. Современные ЭВМ, в том числе и персональные компьютеры, используют двоичную систему счисления, в которой данные записываются в виде двоичных чисел (принимающих значения 0 или 1). Квантовые компьютеры для записи информации используют так называемые кубиты (от слов quantum bit – англ. квантовые биты) – некое состояние двухуровневой квантовой системы, являющееся суперпозцией нескольких «0» и «1». Вся прелесть «квантовости» в том, что производя вычисления с одним кубитом, одновременно производятся операции над всеми «0» и «1», которые в него «записаны». Иногда это свойство квантовых компьютеров также называется квантовым параллелизмом.
На сегодняшний день разработано несколько вариантов создания таких квантовых бит – мы не будем подробно на них останавливаться. Группа разработчиков из университета штата Мэрилэнд сообщает о создании ловушки, в которой находятся ионы, управляемые лазером. Управляемые в том смысле, что их квантовые состояния изменяются при поглощении/испускании квантов света. Ионная ловушка создана четырьмя чередующимися слоями алюминий-арсенида галлия и арсенида галлия, нанесенными на подложку методом молекулярной эпитаксии, а также несколькими электромеханическими электродами. Эти микроскопические электроды, помимо того, что используются для создания электростатического поля, обладают дополнительной механической степенью свободы. В качестве ионов были использованы пары кадмия-111, возгонка производилась методом лазерной абляции.
Созданная таким образом ловушка позволяет захватить единичный ион кадмия и управлять его квантовым состоянием. На рисунке изображена электронно-микроскопическая фотография линейной арсенид-галлиевой/алюминий-арсенид-галлиевой ионной ловушки. На фотографии виден единичный ион кадмия (светящаяся точка). Величина зазора – 60 мкм.
Что ж, работа ученых из университета штата Мэриленд является наглядной демонстрацией возможностей по миниатюризации квантовых компьютеров, которые сейчас занимают отдельные лаборатории. Однако, путь к созданию полноценных квантовых компьютеров еще очень долог, хотя, например, разработчики компании Hitachi уже утверждают о создании первого квантового чипа.
© iXBT
