Огромные возможности квантовых компьютеров до сих пор остаются нереализованы, в частности, из-за сложности обмена информацией между квантовыми битами, особенно, на больших расстояниях. Ливен Вандерсипен (Lieven Vandersypen) и его группе из Делфтского технического университета (Нидерланды) впервые удалось заставить общаться между собой два полупроводниковых кубита, не являвшиеся непосредственными соседями.

Каждый бит состоял из электрона со спином определённой ориентации. Из предыдущих экспериментов было известно, что соседствующие электронные спины могут взаимодействовать между собой, но с ростом дистанции между ними вероятность этого резко уменьшается. Организовать связь между спинам на больших расстояниях авторам вчерашней публикации в Nature Nanotechnology удалось, использовав «квантовый медиатор» — устройство-посредник, способное обмениваться данными с обоими спинами.

Ученые поместили электроны в так называемые квантовые точки, где удерживали их с помощью электрического поля. Между двумя занятыми квантовыми точками находилась ещё одна, «пустая», которая могла образовывать энергетический барьер между двумя спинами.

Управляя электрическим полем вокруг незаполненной квантовой точки, исследователи понижали барьер и делали возможной пересылку спиновой информации электронов посредством механизма суперобмена. При этом промежуточная квантовая точка играла роль посредника, позволяя включать и выключать это взаимодействие по желанию экспериментатора.

Полученные в Делфте результаты представляют важный этап в разработке квантового компьютера. Теперь, после того как концепцию квантового медиатора удалось продемонстрировать на практике, участники проекта рассчитывают увеличить дистанцию между спинами и опробовать другие типы медиаторов.