0
922
Газета Наука Печатная версия

10.09.2019 17:46:00

Физики достигли уникального результата в сохранении точности квантовых вычислений

Игра на двух кубитах

Тэги: кубит, физика, нанотехнологии


кубит, физика, нанотехнологии Два разнонаправленных спина, воспроизведенные в кремнии. Иллюстрация Physorg

За год до выведения на орбиту первого искусственного спутника Земли в Стокгольме чествовали трех американцев, один из которых потом будет награжден и второй Нобелевской премией. Так накануне старта космической эры было отмечено создание первого транзистора. Тот первый полупроводниковый транзистор был размером с ноготь мизинца и имел три «ножки», ведущие к эмиттеру‑испускателю, стоку‑коллектору и базе.

Введение в оборот транзисторов позволило заменить громоздкие электронно‑лучевые трубки, использовавшиеся в первом компьютере «Эниак», а также резко увеличить число логических элементов для совершения операций, которые реализуются посредством входов для приема сигналов и выхода результирующего сигнала.

Бурное развитие электроники привело к тому, что на площади первого транзистора сегодня умещаются миллионы сходных схем, протекание тока по которым приводит к генерации паразитического тепла. Именно поэтому все ближе физический предел теперь уже наноминиатюризации чипов и явная неудовлетворенность «трудящихся» Силиконовой долины электроном как носителем информации.

Гораздо более привлекательными выглядят перспективы использования спинов – электронного и ядерного. Последний давно уже освоен химиками в качестве ядерно‑магнитного резонанса при исследовании различных молекул, в том числе и таких сложных, как белки. Используется учеными и спин электрона в центре так называемой азотной вакансии (NV – Nitrogene Vacancy), возникающей в алмазе вследствие замещения в кристаллической решетке одного из атомов углерода на азот. С помощью лазера, импульс которого имеет электромагнитную природу, можно спин менять, тем самым записывая информацию, а затем считывать ее с помощью когерентного луча света.

Но мечтой физиков и информационщиков является, конечно же, квантовый компьютер, исчисляющий не последовательно – по мере поступления информации, – а параллельно. Наиболее перспективным направлением считается использование полупроводниковых или сверхпроводящих квантовых точек, с помощью которых создаются логические ворота (gates).

10-14-4.jpg
Лазерное считывание информации,
записанной с помощью азотных вакансий.
Иллюстрация Physorg
Сегодня весь физический мир говорит о квантовой гонке, в которой лидером с 2017 года стали квантовые специалисты Университета Нового Южного Уэльса в Синднее. Тогда журнал Nature Electronics представил на обложке их однокубитовый «гейт» с использованием кремниевой квантовой точки. Преимуществом австралийцев было использование платформы, десятки лет освоенной электронной промышленностью.

И вот сегодня о новом достижении австралийцев сообщил уже сам Nature, представивший описание первого в мире двухкубитового логического устройства на кремниевой подложке‑субстрате. Энтузиазм редакции журнала подкрепляется тем, что в Сиднее достигнут уникальный результат сохранения точности расчетов 98% (в среднем 94,8%).

В статье представлен скан созданной наносхемы, полученной с помощью электронного микроскопа. Любой другой явно не подходил, поскольку размеры элементов микросхемы исчисляются нанометрами. Ее составные части авторы обозначили буквенными сокращениями: D1 и D2 – полупроводниковые квантовые точки (Quantum dots), G1‑4 – ворота, RG – резервные ворота, снабжающие точки электронами, SET – одноэлектронный транзистор, служащий сенсором движения заряда в области квантовых точек…

Металлические элементы схемы выполнены из алюминия методом послойного напыления. Толщина кремниевый основы – 0,9 микрометра (900 нм). Эта основа имеет «допинг» (dopant) в виде более тяжелого изотопа кремния в концентрации 800 атомов на миллион обычных. Работает устройство в холодильнике, замораживающем электроны до температуры 100 мК.

По мнению австралийских физиков, высокая точность их схемы обусловлена относительно долгим временем пребывания ворот в когерентом состоянии в сочетании с продвинутой импульсной техникой. Один из авторов отметил, что высокая надежность позволяет контролировать точность работы миллионов будущих логических элементов, которые необходимы для квантовых компьютеров.

Так что в данном случае можно говорить лишь о первой ласточке, доказавшей первенство австралийцев в гонке квантовой эры.


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Главкнига. Чтение, изменившее жизнь

Главкнига. Чтение, изменившее жизнь

Александр Анашкин

0
632
Тепло Арбата и горечь Таганки

Тепло Арбата и горечь Таганки

Наталья Рубанова

Москва как ортопедия смысла

0
1516
Лучший выход – всегда насквозь

Лучший выход – всегда насквозь

Инна Кулишова

Венеция жила в Иосифе Бродском, он жил в ней – может, гулял уличным котом, как и хотел

0
1867
Всё – с «Начала…»

Всё – с «Начала…»

Лиза Бакт

Первое в России исследование библиохроники русской Ньютонианы

0
3236

Другие новости

Загрузка...
24smi.org