Ученые совершили прорыв в области квантовых технологий, продемонстрировав квантовую запутанность между ядрами двух атомов, что может значительно ускорить создание квантовых компьютеров. Этот успех открывает новые возможности для использования атомных ядер в качестве надежных носителей квантовой информации.
Квантовая запутанность — это особое состояние, при котором частицы оказываются связаны друг с другом, и оно является ключевой особенностью будущих квантовых компьютеров. Как пишет издание The Conversation, главной проблемой для инженеров является баланс между защитой хрупких квантовых элементов от внешних помех и необходимостью взаимодействовать с ними для выполнения вычислений.
До сих пор для создания запутанности между атомными ядрами их приходилось размещать очень близко друг к другу внутри твердого тела, где они могли взаимодействовать через общий электрон. Однако этот метод имел свои ограничения, так как добавление большего числа ядер к одному электрону затрудняло индивидуальное управление каждым из них.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Science, команда ученых из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее использовала принципиально иной подход. Они имплантировали атомы фосфора в кремниевые чипы и использовали их ядра для кодирования квантовой информации. Вместо одного общего электрона они использовали два, каждый из которых был связан со своим ядром. Эти электроны, благодаря своей способности «распространяться» в пространстве, могли взаимодействовать на расстоянии, создавая своеобразный канал связи между ядрами.
В эксперименте ядра фосфора находились на расстоянии 20 нанометров друг от друга. Хотя это и небольшое расстояние, оно сопоставимо с масштабами транзисторов в современных кремниевых чипах. Это означает, что новая технология может быть интегрирована в существующую архитектуру стандартных микросхем. Данный прорыв позволяет использовать долгоживущие и хорошо защищенные от помех атомные ядра для выполнения надежных квантовых вычислений, что является важным шагом на пути к созданию полномасштабных квантовых компьютеров.
