Ученые создали шину для квантового компьютера

Ученые разработали метод обмена информацией между удаленными друг от друга квантовыми битами, фактически создав тем самым шину для квантового компьютера, сообщает Йельский университет.

Квантовые единицы информации (кубиты), в отличие от обычных битов, способны одновременно принимать два значения: и 0, и 1. Предполагается (и отчасти подтверждается экспериментами), что эти и другие уникальные свойства кубитов позволят квантовым компьютерам значительно превзойти по мощности все существующие ныне вычислительные машины.

До сих пор не было разработано эффективных методов, которые позволяли бы двум кубитам обмениваться информацией, если только они не находятся в непосредственном соседстве. Таким образом, кубиты могли хранить информацию, но не могли передавать ее, между тем, возможность передавать информацию на определенное расстояние - необходимое условие для создания имеющих практическую ценность квантовых компьютеров и сетей.

Группа исследователей из Йельского университета под руководством Роберта Шелькопфа (Rober Schoelkopf) уже несколько лет занимается созданием устройств, которые выполняли бы в квантовых компьютерах ту же роль, которую микросхемы выполняют в обычных.

На "микросхеме", охлажденной до нескольких тысячных градуса выше абсолютного нуля, находится несколько носителей кубитов - квантовых точек (также называемых искусственными атомами), маленьких фрагментов сверхпроводника. Группе Шелькопфа удалось передать информацию от одного кубита другому, несоседнему.

Если "стационарным" носителем кубита является квантовая точка, то "движущимся" носителем может выступать фотон. Квантовая точка может испускать фотоны, физические свойства которых хранят ту же информацию, что и свойства квантовой точки.

Йельской группе пришлось решить две сложнейших технических задачи: заставить кубит испускать "по заказу" ровно один фотон (для сравнения: мобильный телефон испускает около 1023 фотонов в секунду) и научить второй кубит принимать этот фотон, соответствующим образом изменяя свое состояние. Способы решения задач описаны в двух статьях, опубликованных в Nature соответственно 20 и 27 сентября.

Независимо от Йельской группы, но одновременно с ней проблему квантовой передачи информации решили ученые из Национального института стандартов и технологий (НИСТ) США, использовавшие несколько другие методы и также опубликовавшие свою статью в выпуске Nature от 27 сентября.

Обеим группам фактически удалось создать устройство для передачи информации внутри квантового компьютера - то, что в обычных компьютерах называется шиной.