В лабораториях «Боинг» одиночные электроны «научили» общаться с фотонами

Физики из Университета Принстона и лаборатории HRL (Боинг) впервые обеспечили надежную передачу квантового состояния от одиночных электронов в кремниевом устройстве к фотонам, захваченным в сверхпроводящем резонаторе. По словам авторов, это поможет обеспечить связь и запутывание между удаленными кубитами в будущих квантовых компьютерах. Об этом сообщает портал texnomaniya.ru со ссылкой на журнал Science.

Квантовые компьютеры — устройства, выполняющие логические операции не с классическими битами, а с квантовыми, способными одновременно находиться в нескольких состояниях (например, одновременно быть на 25 процентов «нулем» и на 75 процентов — «единицей»). Такие вычислители позволяют гораздо быстрее справляться с задачами оптимизации, поиска и разложения целых чисел на простые множители.

В роли кубитов, или квантовых битов, ученые используют различные физические системы, способные существовать в суперпозиции состояний — сверхпроводящие кольца, холодные атомы щелочных металлов, искусственные атомы (квантовые точки) и многие другие. Для выполнения логических операций требуется наладить взаимосвязь между кубитами. Сейчас эта взаимосвязь возможна лишь между соседними ячейками. Один из путей для обеспечения этой связи — передача квантового состояния неподвижного кубита фотону.

Для этого необходимо реализовать режим сильной связи между кубитом и фотоном. В таких условиях передача квантового состояния должна происходить интенсивнее, чем рассеяние фотонов в резонаторе и чем исчезновение когерентности в кубите. Добиться эффективной передачи квантовой информации фотонам уже удалось для кубитов на основе атомов щелочных металлов, сверхпроводящих колец и оптических систем на основе квантовых точек. В новой работе физики показали эффективную передачу квантовой информации от одиночных электронов в двойных кремниевых квантовых точках к фотонам.