Физики нашли «недостающее звено», которое могло бы обеспечить квантовую интернет-технологию
Прежде чем квантовые компьютеры и квантовые сети смогут реализовать свой огромный потенциал, ученым предстоит решить несколько сложных проблем, но новое исследование предлагает потенциальное решение одной из этих проблем.
Как мы видели, недавние исследования показали, что кремниевый материал, из которого состоят наши существующие классические вычислительные компоненты, также может хранить квантовые биты.
Эти квантовые биты — или кубиты — являются ключом к производительности квантовых вычислений следующего уровня. , и они бывают разных типов.
Кремниевые кубиты — это один из типов, который физикам удалось со временем сделать более совершенным и стабильным, но есть также вопрос о том, как связать их вместе в масштабе. Новое исследование показывает, что определенные дефекты в кремнии, известные как Т-центры, могут действовать как фотонные (или основанные на свете) связи между кубитами.
«Излучатель, подобный Т-центру, сочетает в себе высокопроизводительные спиновые кубиты и генерация оптических фотонов идеально подходят для создания масштабируемых распределенных квантовых компьютеров, — говорит квантовый физик Стефани Симмонс из Университета Саймона Фрейзера в Канаде.
— Они могут обрабатывать и обмениваться данными вместе, а не чем необходимость сопряжения двух разных квантовых технологий, одной для обработки и одной для связи».
Другими словами, это более эффективная система и, вполне возможно, ее проще построить. Исследователи сообщают, что впервые такого рода активность квантовых частиц наблюдалась оптически в кремнии — еще одно доказательство того, что это жизнеспособный путь вперед.
Есть и еще одно преимущество: Т-центры излучают свет на такая же длина волны, используемая современными сетями оптоволоконной связи и телекоммуникационного оборудования. Это сделало бы развертывание квантовой интернет-технологии более простым.
«С помощью Т-центров вы можете создавать квантовые процессоры, которые взаимодействуют с другими процессорами, — говорит Симмонс.
«Когда ваш кремний кубит может общаться, излучая фотоны (свет) в том же диапазоне, который используется в центрах обработки данных и оптоволоконных сетях, вы получаете те же преимущества при подключении миллионов кубитов, необходимых для квантовых вычислений».
Исследователи создали десятки тысячи маленьких «микрошайб» на кремниевых пластинах, используя специальные методы микроскопии, чтобы подтвердить, что каждое из этих крошечных устройств имеет небольшое количество Т-центров, которые можно адресовать и контролировать по отдельности.
Предстоит еще много работы. нужно сделать кубиты более надежными и точными, чтобы их можно было правильно использовать, но это исследование приближает нас еще на один значительный шаг к будущему квантовых вычислений.
Если это будущее может быть основано на кремнии, то у нас уже есть годы производственного опыта и необходимое оборудование, а это, в свою очередь, означает более плавный переход к квантовым вычислениям в масштабе.
«Найдя способ создания процессоров квантовых вычислений в кремнии, вы сможете воспользоваться преимуществами всех лет разработки, знания и инфраструктура, используемые для производства обычных компьютеров, а не для создания совершенно новой индустрии квантового производства», — говорит Симмонс.
Исследование опубликовано в журнале Nature.
