Понедельник, 12 Март 2018 19:44

Впервые создан «процессор» для квантовых компьютеров размером в один атом

Австралийские ученые стали еще на один шаг ближе к созданию самого мощного в мире одноатомного квантового компьютера.[CNews]

Австралийский «квантовый скачок»

Группа ученых UNSW Sydney (Университета Нового Южного Уэльса) из Австралии под руководством профессора Мишель Симмонс впервые в мире создала квантовый «процессор» (процессором его можно назвать лишь условно, потому что принципы работы данного устройства и современных компьютерных процессоров различаются кардинально) на базе атома фосфора, на практике показав, что кубиты (одноатомные квантовые физические биты) могут взаимодействовать друг с другом уже на расстоянии 16 нанометров друг от друга, демонстрируя так называемое явление «квантовой запутанности». Это позволяет создать квантовые компьютеры с производительностью, на порядки превосходящей любые «классические» вычислительные машины.

Квантовая запутанность

В современной массовой вычислительной технике биты могут принимать только два значения: «1» или «0», в то время как квантовые биты или кубиты могут также находиться в промежуточных состояниях. При этом изменение одного кубита всегда влияет на состояние связанных с ним «соседей». Это явление носит название квантовой запутанности и позволяет построить логический кубит – группу физических кубитов, связанных друг с другом. «Процессор», полученный путем соединения нескольких логических кубитов, может обеспечивать высочайшую производительность, характерную для квантовых компьютеров, а также позволит находить и исправлять ошибки, возникающие в физических кубитах под влиянием внешних факторов. 

Ранее считалось, что взаимодействие между физическими кубитами возможно на расстоянии 20 нанометров, но на практике австралийцам удалось добиться этого лишь разместив атомы фосфора в кремнии на расстоянии 16 нанометров друг от друга, сформировав таким образом логический кубит.

Изображение, полученное cканирующим туннельным микроскопом, демонстрирующее электронную волновую функцию кубита, созданного на основе атома фосфора и кремния

«Квантовый компьютер, состоящий из 30 таких кубитов превзойдет любые существующие в настоящий момент традиционные вычислительные машины, а 300-кубитный экземпляр обгонит все существующие в мире компьютеры вместе взятые», – отметила Симмонс.

Не смотря на то, что другим исследователям в прошлом удавалось связать кубиты между собой, создать успешно взаимодействующие одноатомные структуры, обеспечивающие более высокую точность и надежность работы, удалось пока только команде Симмонс. По ее мнению результаты исследования превзошли все ожидания. Полученные данные позволят улучшить действующую модель и ускорить появление прототипов устройств на основе одноатомных кубитов из фосфора. Теперь австралийцы планируют получить действующую модель из 10 связанных кубитов в течение следующих 5 лет.

Мишель Симмонс не мыслит развития технологий квантовых вычислений без применения принципа «квантовой запутанности»

Технологии квантовых вычислений вызывают огромный интерес не только у научного сообщества, но и у представителей крупного бизнеса. Ведь создание компьютеров, основанных на квантовых технологиях, позволит оптимизировать решение ряда рутинных задач в сферах медицины, криптографии, космоса и прочих. Ранее CNews уже сообщал о создании корпорацией Google сверхмощного квантового 72-кубитного компьютера на базе нового процессора Bristlecone, не обладающего свойством квантовой запутанности. В настоящее время рекордсменом по количеству связанных кубитов является работа китайских ученых из Научно-технического Университета Китая, которым удалось создать систему из 10 связанных алюминиевых кубитов в ноябре 2017 г. 

Подробнее: http://www.cnews.ru/news/top/2018-03-12_avstralijskie_uchenye_sozdali_bazovuyu_edinitsu