Ученые стали на шаг ближе к созданию квантового компьютера на базе кремниевого чипа

Результаты исследований,опубликованные в журнале Nature Communications британско-голландско-швейцарской командой из Университетов Суррея, Университета Герриота-Ватта в Эдинбурге, Университета Неймегена имени святого Радбода Утрехтского в Неймегене и Института Пауля Шеррера в Швейцарии, стали важным шагом в развитии квантовых технологий, которые сулят человечеству безопасные коммуникационные технологии и огромные вычислительные мощности, сообщает phys.org. Проводимые исследования продемонстрировали возможность контроля квантовых состояний в обычной кремниевой пластине при помощи лазера и наблюдения за ними посредством обычных замеров тока.

Проводимый исследователями эксперимент продемонстрировал квантовый переключатель в обычной кремниевой пластине, работающий со скоростью 1_^x10^-12 секунды, что в тысячи раз быстрее чем то, чего ранее добивались при экспериментах с кремнием.

«В эксперименте используется тот факт, что согласно квантовой механике атом вещества может одновременно находиться как в возбужденном, так и в состоянии покоя. Этот парадокс более известен как принцип суперпозиции и иллюстрируется экспериментом Эрвина Шрёдингера над котом.» — сказал доктор Эллис Бойер, один из исследователей из Университета Суррея, который проводил лазерные измерения. Он добавил: «Подобная суперпозиция орбитальных состояний очень хрупка, но мы выяснили, что кремиевая среда создает превосходные условия для атомов фосфора, используемых как ячейки данных для квантовой информации. Перевод атомов в состояние суперпозиции осуществлялось при помощи лазерной установки FELIX ультра-короткими лазерными импульсами, продолжительностью в триллионные доли секунды. Мы обнаружили, что созданное состояние суперпозиции сохраняется даже при наличии перемещающихся электронов вокруг захваченного нами атома, но что более странно, так это то, что само возникновение тока зависит от наличия состояния суперпозиции.»

Команда получила финансирование на продолжение своих изысканий от исследовательского совета инженерных и физических наук Великобритании (UK EPSRC) для того, чтобы продолжить свои исследования в области соединения этих квантовых объектов друг с другом и создания вычислительных блоков, необходимых для создания квантового компьютера. Следующий этап исследований направлен на создание быстрого квантового чипа на базе кремния, а также других устройств, к примеру, супер-точных квантовых часов и ультра-чувствительных био-медицинских датчиков.

«Квантовая суперпозиция и вытекающие из нее квантовые технологии только начинают оказывать свое влияние в науке и технике. Мы верим, что открытие новых областей и технологий применения кремния и их использование в повседневной жизни лишь вопрос времени. Проводимая нами работа приближает этот день и показывает нам, что ранее экзотические квантовые явления, которые обычно демонстрировались в специальных университетских физических лабораториях, можно наблюдать при помощи обычного вольтметра.» — сказал доктор Торнтон из Гренландского Университета UСL. «Самое удивительное то, что мы можем наблюдать экзотичные квантовые явления в самом распространенном материале на земле — кремнии, просто измеряя его электрическое сопротивление. Приближается время, когда мы сможем создать компьютер, производящий огромное количество вычислений одновременно. Это изобретение откроет для нас огромные возможности в различных областях, например, в информационной безопасности.»

Источник: geektimes.ru/post/247700/