Австралийские физики разработали методику, позволяющую считывать состояние отдельных кубитов — вычислительно-запоминающих «ячеек» квантового компьютера — на расстоянии в единицы нанометров друг от друга, что значительно упрощает задачу по созданию такого вычислительного устройства, говорится в статье в журнале Nature Communications.

«Смена спина у кубита — невероятно обескураживающая задача. Если каждый из кубитов представляет собой электрон, вращающийся вокруг атома фосфора, то в тот момент, когда вы попытаетесь "повернуть» его спин, все соседние кубиты последуют его примеру. С другой стороны, если такие электроны обитают в «семье» из разного числа атомов, то они будут реагировать на разные электромагнитные поля, что позволит отличать кубиты друг от друга", — заявил Хольгер Бюх из университета Нового Южного Уэльса в Сиднее (Австралия).

Бюх и его коллеги уже много лет разрабатывают различные компоненты квантовых компьютеров. Так, за последние два года они создали несколько новых типов кубитов и в несколько раз улучшили надежность их считывания и записи. В новой работе они решили еще одну ключевую проблему квантовых вычислителей — невозможность компактного размещения их элементов.

Авторы статьи наблюдали за работой нескольких одноатомных транзисторов на основе атома фосфора, свободный электрон внутри которого играет роль кубита. Они заметили, что при достаточно близком расстоянии между ними — несколько десятков нанометров, их работа нарушается — запись информации в один кубит приводит к порче его «соседей».

Физики решили эту проблему, добавив дополнительные атомы фосфора в часть кубитов. Благодаря этому каждый кубит стал реагировать на уникальный электромагнитный импульс, что предотвращало ошибочную запись в соседние элементы.

По словам исследователей, их методика позволила им считывать состояние соседних кубитов на расстоянии в несколько нанометров. Данный факт заметно упрощает создание квантовых компьютеров в будущем, заключают ученые.