Идея создать квантовый компьютер продиктована тем, что он, работая не с единицами информации, а с целыми массивами, действовал бы значительно быстрее. Но одной из главных проблем создания систем квантовых вычислений была недолговечность сложных состояний «запутанности», необходимых для работы подобных устройств. И вот энтузиасты нашли способ сделать квантовые биты более стабильными, продлив им жизнь в тысячу раз.
Одним из главных кандидатов на роль квантового хранилища информации (кубита) считается квантовая точка – ограниченный фрагмент полупроводникового материала, который настолько мал, что в нем могут существовать квантовые эффекты. Эти элементы содержат единственный дополнительный электрон, которые и дает возможность сохранять целые линейные последовательности из логических «нуля» или «единицы».
Однако подобные квантовые конструкции очень нестабильны – малейшие колебания магнитного поля, излучаемого атомным ядром, могут заставить кубит потерять сохраненные данные. Это связано с тем, что в большинстве подходящих полупроводниковых материалов (например, арсенит иридия) происходит очень сильное взаимодействие свободных электронов с атомами вещества. Но команда физиков из Мичиганского университета нашла приемлемое и эффективное решение этой проблемы.
Они использовали лазер для реализации ранее неизвестных физических свойств атома. В лазерном луче ученым удалось стабилизировать магнитное поле кубита и продлить его стабильное состояние в среднем в тысячу раз. В нормальном состоянии лишний электрон в квантовом бите фиксируется с заданным спином вращения. Это ведет в небольшому повышению магнитного поля атома, что выбивает сохраненные данные из кубита.
Такая реакция стала причиной ненадежности квантовых точек в роли квантовых битов. Срок жизни информации в кубите не превышал несколько миллиардных долей секунды. Однако, используя лазер, физики смогли заблокировать влияние внешних магнитных полей на квантовую точку. Воздействие лазерного луча заставляет электрон подниматься на более высокий энергетический уровень, оставляя после себя так называемую «дырку» - положительно заряженную пустоту.
«Дырка» обладает собственным магнитным полем, которое уравновешивает воздействие ядра атома и позволяет сохранять систему в дальнейшем без какого либо внешнего влияния. «Полученный результат более чем потрясающий, - восхищается результатами своего труда руководитель проекта профессор физики Дункан Стил. – Конечно, остаются различные технические сложности, которые предстоит решить, однако наше открытие воскрешает надежды на создание квантовых компьютеров».
«Мы по-прежнему очень далеки от действующих прототипов подобных устройств, - продолжает Стил. – Но сейчас мы можем точно сказать, что выбрали правильное направление, в котором предстоит развивать саму идею квантовых вычислений».
Павел Урушев
