Australijczycy dokonali wielkiego przełomu w informatyce kwantowej

Rozwój komputerów kwantowych teraz znacząco przyspieszy, a to za sprawą przełomowego odkrycia naukowców z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii w Australii. Jako pierwsi i jedyny na świecie potrafią oni nie tylko zmierzyć funkcję falową kubitu, dzięki czemu wiedzą, gdzie dokładnie znajduje się on na krzemowym chipie, ale również mogą umieścić kubit wysokiej jakości w wybranym przez siebie miejscu na chipie, zobaczyć go, zmierzyć, badać jego zachowanie, a także wchodzenie w interakcję z drugim kubitem.

Ale to nie koniec sukcesów i zasług zespołu kierowanego przez profesor Michelle Simmons. Specjaliści stworzyli również kwantowy obwód scalony cechujący się niezwykle niskim poziomem szumów oraz stworzyli najdłużej żyjący kubit w urządzeniu nanoelektrycznym, który przetrwał 30 sekund.

Naukowcy z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii opracowali swoją metodę obserwacji kubitów dzięki wykorzystaniu atomów fosforu i umieszczeniu ich na krzemowym chipie. Wszystkie informacje przechowywane są w spinie elektronu każdego z atomów.

"Urzeczywistnialiśmy naszą metodę stopniowo, atom po atomie, umieszczając atomy fosforu na krzemie stworzyliśmy kubit, wykazaliśmy, że możemy bezpośrednio zmierzyć jego funkcję falową, która informuje nas o jego dokładnym położeniu na chipie. W tej chwili jesteśmy jedynym zespołem badawczym na świecie, który potrafi dokładnie powiedzieć, gdzie znajdują się kubity" - powiedziała profesor Michelle Simmon, szef zespołu naukowego na UNSW.

"Nasza przewaga nad konkurencją polega na tym, że możemy umieścić kubit wysokiej jakości w wybranym przez nas wcześniej miejscu na chipie, zobaczyć go, zmierzyć i sprawdzić, jak się zachowuje. Możemy też dodać obok drugi kubit i obserwować interakcję ich funkcji falowych. Jesteśmy też w stanie tworzyć kopie takich systemów" - dodała Simmon.

Wizja artystyczna wykonanego eksperymentu z kubitami. Fot. UNSW.

W trakcie eksperymentów specjaliści wykorzystali dwa kubity. Jeden z nich składał się z dwóch atomów fosforu, a drugi z jednego atomu fosforu. Oba kubity umieścili na chipie w odległości 16 nanometrów od siebie, a z pomocą elektrod byli w stanie kontrolować ich spiny i interakcje ze sobą.

Co ciekawe, do tej pory uważano, że kubity muszą myć umieszczone w odległości nie mniejszej niż 20 nanometrów. Okazuje się jednak, że mogą w znacznie mniejszej. To niezwykle przełomowy moment, gdyż właśnie skorelowanie spinów jest prekursorem stanów splątanych, które są konieczne, aby komputer kwantowy działał i przeprowadzał złożone obliczenia.

Australijczycy są aktualnie pionierami badań nad komputerami kwantowymi. Ich odkrycia i opracowywane technologie pozwolą przyspieszyć prace nad powstaniem takich urządzeń z prawdziwego zdarzenia.

Naukowcy z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii bazują na krzemowych chipach, gdyż uważają, że jest to materiał cechujący się największą stabilnością i oferujący najniższy poziom szumu możliwy do uzyskania w elektronicznym nanourządzeniu, co jest niezwykle istotne w prawidłowej i wydajnej pracy komputera kwantowego.

Źródło: GeekWeek.pl/ / Fot. UNSW/PxHere