Ученые записали два квантовых бита на атом фосфора

Квантовые компьютеры когда-нибудь станут реальностью. Иллюстрация: welcomia/Shutterstock

С помощью зафиксированных на кремниевой подложке микросхемы атомов фосфора ученым удалось записать два квантовых бита. Результаты описанных в статье экспериментов доказывают потенциальную возможность создания квантовых суперкомпьютеров в будущем.

Исследование, проведенное австралийскими и японскими учеными, опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.

Одной из ключевых идей, лежащей в основе создания квантовых компьютеров, является феномен квантовой запутанности, при котором две (или более) частицы, разнесенные в пространстве, «чувствуют» друг друга, так что их квантовые состояния являются связанными. Проблема описанного явления состоит в том, что оно противоречит принципу локальности классической физики, который гласит, что на состояние объекта влияет только его ближайшее окружение. Одним из способов проверить применимость этого принципа в квантовом мире является неравенство Белла, сформулированное в 1964 году физиком-теоретиком Джоном Беллом (John Bell). Его нарушение доказывает неприменимость принципа локальности и показывает, что две частицы действительно могут образовывать связанную пару.

В данной работе ученым удалось «пройти» тест Белла с достоверностью спутанности частиц более 96%. «Он [тест] является очень строгим: любые несовершенства при подготовке, манипуляциях или составлении протокола считывания приводят к провалу», — отмечают авторы исследования. Двумя связанными частицами в проведенном исследовании являлись ядро и электрон атома фосфора, закрепленного в кремниевой микросхеме. Создание спутанной пары такого типа равносильно кодированию двух квантовых битов (иначе — кубитов, от англ. quantum bit). Кубиты являются аналогами битов — единиц информации, которыми оперируют обычные компьютеры.

Физическая реализация записи и успешного считывания кубитов приближает ученых к созданию квантовых суперкомпьютеров. Благодаря способности квантовых частиц находиться более чем в одном состоянии одновременно, они смогут кодировать больший объем информации, используя то же количество единиц информации. Благодаря этому они смогут работать быстрее, чем современные компьютеры.
Теги:

Читать еще на Чердаке: