Еще на один шаг ближе к созданию квантового компьютера

Австралийские физики создали устройство, позволяющее отслеживать переключение спина отдельных электронов на кремниевом чипе; это достижение является важным шагом на пути к созданию квантовых компьютеров, сообщается в пресс-релизе Университета Нового Южного Уэльса (Австралия).

Квантовый компьютер – вычислительное устройство, использующее в своей работе квантовомеханические эффекты. Принципиальным отличием таких компьютеров от традиционных является использование квантовых систем с двумя возможными состояниями (так называемых квантовых битов, кубитов) вместо двоичной системы представления информации в виде 0 и 1.

Кубитом может быть спин электрона, принимающий состояния, условно называемые «верх» и «низ». Для своей работы компьютеры должны «уметь» менять состояние спина (это процесс записи информации) и отслеживать это изменение (это процедура считывания информации).

Австралийские физики Андреа Морелло (Andrea Morello) и Эндрю Дзурак (Andrew Dzurak) из Университета Нового Южного Уэльса впервые создали устройство для считывания состояния спина отдельных электронов. Ранее различным группам ученых удавалось отслеживать лишь усредненное состояние спинов множества электронов.

В новом устройстве единичный атом фосфора был размещен на кремниевом чипе. Рядом с этим атомом фосфора происходил «круговорот» электронов – настолько малый, что электроны двигались по одиночке друг за другом.

Ученые сконструировали считыватель таким образом, что ток тек по кругу лишь в том случае, если электрон от атома фосфора туннелировал на «остров» в центре транзистора. Электрон мог сделать этот переход только тогда, когда его спин был направлен вверх. Если же спин был направлен вниз, течение тока прекращалось. Это означает, что, исследуя протекание тока через транзистор, можно сказать, какую ориентацию имеет спин электрона, связанного с атомом фосфора. Результаты этой работы опубликованы в журнале Nature.

В 1998 году Брюс Кейн (Bruce Kane) представил концепцию квантового компьютера, в котором состояние кубитов определяется спинами электронов одиночных атомов фосфора в ультрачистых кремниевых чипах. Создание нового устройства приближает практическое воплощение этой идеи.

Работы по созданию квантовых компьютеров ведутся уже относительно давно. Преимуществом этих компьютеров, пока что только в теории, является невероятная скорость обработки информации, которая должна позволить им в будущем решать задачи, непосильные даже для самых современных суперкомпьютеров.

Квантовые компьютеры смогут решать определенные задачи гораздо быстрее обычных – например, обрабатывать гигантские базы данных, моделировать поведение сложных молекул или «создавать» новые лекарства. Они также смогут «взламывать» самые изощренные шифры", – поясняет Дзурак.

По материалам:

Источник(и):

1.РИАНовости