Исследователи из Caltech (Калифорнийский технологический институт) разработали компьютерный чип, который может хранить квантовую информацию в виде света в кубитах. Это важный шаг в технологии квантовых компьютеров и сетей, которые позволят обрабатывать и передавать информацию намного быстрее и на меньших по размеру устройствах.

В традиционной компьютерной памяти отдельный бит информации хранится как 0 или 1. Квантовые компьютеры хранят данные в квантовых битах (кубитах). Их отличие от обычных битов заключается в том, что кубиты могут быть не только 1 или 0, но и тем и другим значением одновременно, что позволяет им хранить данные намного эффективнее. Оптические квантовые устройства, такие как новый чип от исследователей из Caltech, переносят информацию на фотоны света, не обладающие ни зарядом, ни массой, что позволяет создавать более совершенные компьютерные устройства.

Инновационная микросхема состоит из массива модулей памяти, каждый из которых имеет размер 15 мкм в длину и 0,7 мкм в ширину, что сопоставимо с размером эритроцита. Эти модули содержат оптические элементы, предназначенные для улавливания и удерживания фотонов. После охлаждения модулей до 0,5 Кельвина (–272,7 градуса Цельсия) ученые использовали лазер для «стрельбы» пучком фотонов в каждый из модулей, где они поглощались оптическими элементами. Эти структуры смогли удерживать фотоны в течение 75 наносекунд, после чего свет уходил дальше. Проверка фотонов после прохождения модулей позволила убедиться в том, что они по-прежнему несут ту же информацию. По заявлениям исследователей, коэффициент ошибок составил всего 3 процента.

Чтобы сделать чипы практичным вариантом в квантовых сетях, предназначенных для передачи информации на большие расстояния, они должны иметь возможность хранить данные не менее одной миллисекунды. Именно этого и будут добиваться ученые, улучшая свою разработку в будущем.

Исследование было опубликовано в журнале Science.