Новосибирские физики создали "долгоживущий" элемент квантового компьютера

Новосибирск. 10 июня. ИНТЕРФАКС-СИБИРЬ - Ученые Института физики полупроводников им.А.В. Ржанова (ИФП) и двух новосибирских университетов подготовили базу для создания логических элементов квантового компьютера, сообщает пресс-служба ИФП.

Ученым удалось удержать охлажденный одиночный атом рубидия в течение 40 секунд, говорится в сообщении.

"Ученые смогли добиться впечатляющих результатов: достоверно зарегистрировали атом с минимальным временем экспозиции - 50 миллисекунд. Это типично для экспериментов, которые проводят исследователи во Франции, Германии, Корее и других странах, используя более совершенные EMCCD-камеры. В последних экспериментах самое длительное время, в течение которого новосибирские ученые наблюдали одиночный атом - 40 секунд", - отмечается в сообщении.

Одиночные атомы могут выступать в качестве кубитов - элементов для хранения и передачи информации в квантовых компьютерах. Электронные состояния холодных атомов могут существовать несколько секунд, это довольно долго в контексте квантовых вычислений и поэтому такие атомы удобны для использования в качестве кубитов.

Удержание одного атома в оптическом пинцете (лазерном пучке) или, как его еще называют, дипольной ловушке - первый шаг к созданию массива кубитов и проведению квантовых вычислений.

Соответственно, уточнили агентству "Интерфакс-Сибирь" в ИФП, 40 секунд, в течение которых атом удерживался в лазерном "пинцете" в ИФП - не рекорд, но достаточно длительное время, чтобы в дальнейшем перейти к операциям с массивами кубитов.

"Следующий шаг новосибирских ученых - научиться выполнять однокубитовые операции с высокой точностью и перейти к двухкубитовым, то есть готовить из холодных атомов логические элементы квантового компьютера, меняя электронные состояния атома и управляя ими", - говорится в сообщении.

В ходе экспериментов ученые охлаждали атомы с помощью лазерных пучков: поток фотонов из лазера поглощается атомами и их замедляет.

При этом зарубежные научные группы для таких регистраций используют высокочувствительные научные EMCCD-видеокамеры с электронным умножением, но они дороги - стоят около 5 млн рублей и, к тому же, в Россию не поставляются с 2015 года.

Новосибирские физики работали с научной sCMOS-видеокамерой предыдущего поколения, более низкого класса и существенно более дешевой (она стоила около 600 тыс. рублей), однако добились успеха.

Квантовый компьютер принципиально отличается от классических компьютеров. Предполагается, что он позволит, в случае его создания в полном масштабе, моделировать сверхсложные, в том числе биологические системы и исследовать их методами физики, решать задачи в сфере криптографии, для которых классическому компьютеру потребовалось бы время большее, чем возраст Вселенной.

Основой вычислений в квантовом компьютере является кубит, который, в отличие от бита в классической информатике, принимающего значение "ноль" или "единица", может находиться в "суперпозиции", т.е. быть и нулем, и единицей одновременно.

Идея построения квантового компьютера была предложена в 1980 году советским математиком Юрием Маниным, который выдвинул идею квантовых автоматов. Ее поддержали физики, в частности, нобелевский лауреат Роберт Фейнман.