Чтобы построить квантовый компьютер, ученым сначала нужно создать работающий кубит или квантовый бит, которым можно управлять...
Чтобы построить квантовый компьютер, ученым сначала нужно построить работающий кубит, или квантовый бит, то есть одновременно контролируемым и измеримым (то, что по нескольким очень квантовым причинам вполне справедливо испытывающий). Но группа физиков из Гарварда преодолела некоторые ключевые препятствия, чтобы превратить примеси в выращенных в лаборатории алмазах в квантовые биты, способные хранить информацию. при комнатной температуре в течение почти двух секунд– вечность во временах квантовой когерентности.
Большинство квантовых вычислительных систем сейчас находятся в стадии разработки – мы написал о некоторых из них в последнее время — полагаются на сложные системы, которые улавливают ионы с помощью лазеров или создают «искусственные атомы» в лаборатории, а затем охлаждают их почти до абсолютного нуля. Это тяжелая, ресурсоемкая работа. Самым большим нововведением гарвардской команды является то, что они побили предыдущий рекорд по времени когерентности — количеству времени, в течение которого квантовая система может хранить информацию, которую можно прочитать. И сделали это при комнатной температуре.
Не углубляясь слишком глубоко в кроличью нору квантовых вычислений – которая является довольно глубоким, запутанным и во многом нелогичным местом – достаточно сказать, что исследователи смогли обратить особенность, которая ранее была недостатком квантовых систем на основе алмаза, в свою пользу. преимущество. Предыдущая работа использовала квантовый спин центра азотной вакансии (NV) в алмазе для создания кубита, но было обнаружено, что что NV-центры не были жизнеспособны в качестве рабочих кубитов из-за их короткого времени когерентности, продолжающегося всего одну миллионную долю времени. второй.
Причина: примесь в алмазах углерода-13. Подавляющее большинство атомов в кристалле алмаза представляют собой углерод-12, не обладающий квантовым спином. Но спин близлежащих атомов углерода-13 взаимодействовал с NV, вызывая короткое время когерентности. Поэтому команда Гарварда перевернула систему с ног на голову, используя вместо этого углерод-13 в качестве квантового бита. С помощью британских специалистов по искусственным алмазам они создали алмаз, содержащий 99,99 процентов углерода-12, и бомбардировали его азотом, чтобы создать NV-центр.
Затем они манипулировали системой в обратном порядке, кодируя информацию о спине ближайшего атома углерода-13. Время когерентности было немного больше – на шесть порядков лучше, чем в предыдущей работе (почти две секунды) – и поскольку взаимодействие между углерод-13 и центр NV заставляют NV отражать углерод-13, они смогли точно измерить состояние углерода-13, контролируя НВ.
Это ни в коем случае не является работающим квантовым компьютером, но это шаг к жизнеспособному кубиту, работающему при комнатной температуре. Исследователи считают, что большинство стоящих перед ними проблем являются техническими, поэтому нет причин, по которым они не могут увеличить время согласованности до минут, а в какой-то момент и до часов.
Наука ежедневно