Ни для кого не секрет, что кремний лежит в основе многомиллиардной компьютерной индустрии. Технологии, которые позволяют создавать на его основе комплектующие для компьютеров, хорошо развиты. Поэтому вполне понятно стремление австралийских разработчиков использовать этот элемент в квантовом процессоре.
На недавнем инновационном форуме в Лондоне, организованном всемирно известным научным изданием Nature и компанией Entrepreneur First, два физика из австралийского Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) представили проект, который поможет создать практически полезный квантовый компьютер.
До настоящего времени команда UNSW демонстрировала систему только с одним квантовым битом или кубитом. Серьёзные вычисления требуют, соответственно, более усовершенствованных систем.
Но у австралийской системы, несмотря на её "малые размеры", есть одна важная отличительная особенность: кремниевые кубиты, созданные австралийскими учёными, держат своё квантовое состояние практически в миллион раз дольше, чем системы, на основе сверхпроводящих цепей. Об этом рассказал один из физиков UNSW Гильерме Този (Guilherme Tosi).
Нововведение помогает кремниевым кубитам выполнять операции с одной шестой от погрешности квантовых компьютеров на основе сверхпроводящих цепей.
Поясним, что в обыкновенном компьютере каждый бит может принимать значение ноля или единицы. В квантовом компьютере кубиты могут быть одновременно и 0, и 1, и принимать все промежуточные значения. Эта особенность (квантовая суперпозиция) позволяет им выполнять множество вычислений параллельно.
По этой причине квантовые компьютеры являются весьма привлекательными для профессионалов. Они могут производить расчёты, которые займут у нормального компьютера огромное количество времени, сопоставимое с возрастом самой Вселенной. Хотя оговоримся, что лучшие устройства такого рода до сих пор всё ещё слишком "просты" для подобных подвигов.
Кремний является привлекательной основой для универсального квантового компьютера, поскольку он позволяет совместить квантовые компьютеры с существующими. Но есть проблема: как сохранить "нежное" квантовое состояние достаточно долго для выполнения операций?
Система, созданная Този и его коллегой и представленная на инновационном форуме в Лондоне, решает эту проблему.
Кубиты в этом случае представляют собой спины электронов и ядер в атомах фосфора, встроенных в кристаллические решётки кремния. Их работа регулируется при помощи электрических полей. Поскольку спины реагируют только на очень конкретные, настраиваемые частоты, они устойчивы к электрическим помехам. Это позволяет кубитам сохранять их квантовое состояние в течение одной минуты и отлично функционировать, отмечает Този.
Кроме того, управляемые таким образом кубиты могут взаимодействовать между собой даже на бóльших расстояниях, чем это могут делать кубиты в других кремниевых конструкциях.
Несмотря на имеющееся достижение, Хартмут Нивен (Hartmut Neven), директор по инжинирингу компании Google, считает, что с точки зрения эффективности австралийская система проигрывает другим. И если команда сможет справиться с задачей низкого коэффициента ошибок в большой системе, это будет, по его мнению, "довольно удивительно".
Причина в следующем: австралийская команда нацелена на создание квантового процессора на основе десяти кубитов (через пять лет), но и Google, и IBM уже приближаются к этому показателю с помощью сверхпроводящих систем.
Сейчас австралийские учёные, показавшие систему с одним квантовым битом, уже проводят эксперименты с двухатомными системами. Они ожидают, что уровень результативности в итоге повысится.
В июле 2016 года Центр квантовых вычислений и коммуникационных технологий (CQCCT), который базируется в австралийском Университете Нового Южного Уэльса (UNSW), получит первые инвестиции в размере 33 миллионов долларов США на исследования в этой сфере. Деньги поступят из правительственных источников и от заинтересованных компаний.
Отметим, что недавно Еврокомиссия также объявила о выделении одного миллиарда евро на проекты по изучению квантовых технологий. Собственно, весь развитый и развивающийся мир сегодня работает в этом направлении, считающимся весьма перспективным.
Добавим, что "Вести.Наука" рассказывали о прототипе квантового жёсткого диска и способе ускорения запуска квантовых компьютеров в 72 раза.
