Найден способ связать воедино массивы кремниевых кубитов
Прежде чем квантовые компьютеры и квантовые сети смогут реализовать свой огромный потенциал, ученым предстоит решить несколько сложных проблем, но новое исследование предлагает потенциальное решение одной из них.
Как мы видели в недавних исследованиях, кремниевый материал, из которого сделаны существующие классические вычислительные компоненты, также продемонстрировал потенциал для хранения квантовых битов. Эти квантовые биты — или кубиты — являются ключом к производительности квантовых вычислений следующего уровня, и они бывают разных типов.
Кремниевые кубиты — это один из типов, который физикам удалось со временем сделать более продвинутым и стабильным, но есть также вопрос о том, как связать их вместе в масштабе. Новое исследование демонстрирует, что определенные дефекты в кремнии, известные как Т-центры, могут действовать как фотонные (т.е. основанные на свете) связи между кубитами.
«Такой излучатель, как Т-центр, который сочетает в себе высокопроизводительные спиновые кубиты и генерацию оптических фотонов, идеально подходит для создания масштабируемых распределенных квантовых компьютеров», — уверяет квантовый физик Стефани Симмонс из Университета Саймона Фрейзера в Канаде. «Они могут обрабатывать и обмениваться данными вместе, вместо того, чтобы связывать две разные квантовые технологии, одну для обработки и одну для связи».
Другими словами, это более эффективная система и, вполне возможно, ее проще построить. Исследователи сообщают, что впервые такая активность квантовых частиц наблюдалась оптически в кремнии — еще одно доказательство того, что это жизнеспособный путь вперед.
Есть и еще одно преимущество: Т-центры излучают свет на той же длине волны, что и современные оптоволоконные сети и сети телекоммуникационного оборудования. Это сделало бы развертывание технологии квантового интернета более простым. «С помощью Т-центров вы можете создавать квантовые процессоры, которые взаимодействуют с другими процессорами», — сказал Симмонс.
«Когда ваш кремниевый кубит может общаться, излучая фотоны (свет) в том же диапазоне, который используется в центрах обработки данных и оптоволоконных сетях, вы получаете те же преимущества для соединения миллионов кубитов, необходимых для квантовых вычислений», — также отметил ученый.
Исследователи изготовили десятки тысяч маленьких «микрошайб» на кремниевых пластинах, используя специальные методы микроскопии, чтобы подтвердить, что каждое из этих крошечных устройств имеет небольшое количество Т-центров, к которым можно индивидуально обращаться и контролировать.
Предстоит еще много работы — кубиты нужно сделать более надежными и точными, чтобы их можно было правильно использовать, —, но это исследование приближает нас еще на один значительный шаг к будущему квантовых вычислений.
Если это будущее может быть основано на кремнии, то у нас уже есть многолетний производственный опыт и необходимое оборудование, а это, в свою очередь, означает более плавный переход к квантовым вычислениям в масштабе. «Найдя способ создания процессоров квантовых вычислений в кремнии, вы сможете воспользоваться всеми годами разработок, знаний и инфраструктуры, используемых для производства обычных компьютеров, вместо того, чтобы создавать совершенно новую отрасль квантового производства», — уверяет Симмонс.
