Квантовые компьютеры и кубиты представляются чем-то далёким и совершенно не таким, как современные процессоры и ПК. В то же время заманчиво использовать все те наработки, которые добыты годами отладки полупроводниковых техпроцессов. Мостик между производством кремниевых транзисторов и кубитами готовы перекинуть европейцы: французские исследователи из CEA-Leti и сотрудники Копенгагенского университета придумали вентили для кремниевых кубитов.
Четырёхкубитовый кремниевый массив CEA-Leti. Источник изображения: CEA-Leti
Пока кубиты в том или ином виде выпускаются в ограниченном количестве в университетах, о квантовых системах остаётся говорить как о чём-то исключительном. Иное дело современное полупроводниковое производство. Кусочек кремния со стороной в один сантиметр содержит десятки миллионов транзисторов. А транзистором управлять — одно удовольствие. Это не четыре–пять проводов из криогенной камеры на каждый кубит! Всё просто и компактно. Нечто подобное учёные ожидают от спиновых кубитов, в которых роль кубита будет играть одиночный электрон. Такие кремниевые кубиты теоретически возможно выпускать в массовых количествах на больших кремниевых пластинах.
Интересную кремниевую структуру для организации спиновых кубитов представил французский институт из CEA-Leti, возможности которой исследовали учёные из Института Нильса Бора при Университете Копенгагена. Статья о работе была опубликована около недели назад в издании Nature Communications. Французы создали элементарный массив из четырёх квантовых точек, каждая из которых управляется своим вентилем (переключателем). В каждой квантовой точке находится один электрон. Спин этого электрона представляет собой кубит. И это очень хорошо, поскольку спин слабо реагирует на помехи, что важно для снижения уровня ошибок и поддержки высокого уровня согласования кубитов (когерентности).
Пример кремниевого кубита Intel
В данном исследовании учёные подтвердили, что они могут перемещать отдельные электроны вокруг массива квантовых точек и могут помещать их в квантовые точки. При этом электроны могут взаимодействовать друг другом в соседних позициях, что обещает привести к такому явлению, как запутанность кубитов. В последующих экспериментах исследователи собираются задействовать управление электронами в магнитном полем и попытаться считывать спины. Пожелаем им удачи.