МОСКВА, 24 апр — РИА Новости. Американские и немецкие физики разработали «алмазный» квантовый компьютер, который работает при комнатной температуре и число исполнительных модулей которого можно легко расширять, что позволит создавать практически применимые квантовые вычислительные приборы уже в ближайшие годы, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Работы по созданию квантовых компьютеров ведутся относительно давно. Их преимуществом — правда, пока только в теории — является сверхвысокая скорость обработки информации, которая должна позволить в будущем решать задачи, непосильные для современных суперкомпьютеров. Существует два популярных направления развития квантовых вычислений — системы на основе отдельных атомов и компьютеры на базе сверхпроводников и «твердотельных» веществ.
Норман Яо (Norman Yao) из Гарвардского университета и его коллеги, в том числе и выходцы из России Алексей Горшков и Михаил Лукин из Гарвардского университета, использовали кубиты на базе «дефектных» алмазов для создания своей версии квантового компьютера.
Дефектные алмазы стремительно набирают популярность среди ученых, изучающих квантовые вычисления. Широкий интерес к этой методике обусловлен двумя важнейшими преимуществами — кубиты на основе алмазов достаточно легко изготовлять и получать; они способны работать при комнатной температуре.
«Сердцем» вычислительного модуля служит дефект — атом азота, «затесавшийся» в кристаллическую решетку алмаза. Ученые научились использовать спин — направление вращения — электронов атома азота и его ядра для обработки данных в кубите и для хранения информации в течение очень продолжительного времени.
Яо и его коллеги смогли преодолеть главный принципиальный недостаток алмазных кубитов — сложность в передаче состояния на относительно большие расстояния, разработав шину передачи квантовых данных. По своей сути, она состоит из цепочки алмазных кубитов и микромагнита, который можно направить на любой из исполнительных модулей.
При работе квантового компьютера передача информации по этой шине осуществляется с помощью магнитного поля, которое последовательно передает спин электрона от отправного кубита к точке назначения через цепочку алмазных модулей. Ученые назвали свое изобретение «темной» шиной, так как атомы азота, участвующие в передаче данных, не светятся при облучении фотонами, оставаясь темными.
«Темная» шина позволила Яо и его коллегам разработать практически реализуемую схему многоярусного квантового компьютера, который состоит из нескольких алмазных «плакеток» разных размеров. Самые маленькие пластинки длиной в несколько микрометров состоят из нескольких параллельно расположенных кубитов. Такие пластинки объединены в супер-плакетку при помощи «темной шины», которая позволяет расширять архитектуру, добавляя произвольное количество новых «плакеток».
Как утверждают ученые, подобный квантовый компьютер, хотя и в ограниченном исполнении, можно создать при помощи доступных на сегодня технологий. Тем не менее, существует множество известных и пока неизвестных практических проблем, которые станут известны при попытке собрать вычислитель на основе этой архитектуры.
Просмотров 
