Австралийские инженеры открыли новый способ управлять электронами
Австралийские инженеры натолкнулись на новый способ управления электронами, которые играют ключевую роль в квантовых вычислениях. Прорыв может открыть дверь к созданию чипов квантовых компьютеров на миллиард кубитов.
Но прежде рассказа об учёных напомним о сути квантовых вычислений. Итак, компьютеры используют «биты» — двоичный код из цифр 0 и 1 для обработки информации. Но квантовый бит, он же кубит, существует в обоих состояниях одновременно. Кубиты позволяют компьютерам работать несоизмеримо быстрее, выполняя бесчисленные операции одновременно. Кубиты состоят из «квантовых точек», крошечных наноразмерных структур, которые захватывают один или несколько электронов. Управление вращением этих электронов — ключ к тому, чтобы заставить кубиты работать в сверхбыстром компьютере.

Исследователи из стартапа по квантовым вычислениям Diraq и Университета Нового Южного Уэльса (UNSW Sydney) обнаружили совершенно новый метод управления вращением электронов. Он основан не на магнитном поле, которое обычно использовали учёные. Команда не ожидала, что совершит прорыв в исследованиях, но их открытие может вскоре сделать возможным создание крупномасштабных кремниевых квантовых компьютеров. Исследователи не скрывают, что буквально натолкнулись на новое для них явление.
Уилл Гилберт, инженер по квантовым процессорам в Diraq, признался, что это был совершенно новый эффект, которого они никогда раньше не видели, и который поначалу не совсем поняли. Но быстро стало ясно, что это новый мощный способ управления спинами, то есть оборотами, в квантовой точке.
В 2020 году инженер-измеритель в Diraq Туомо Тантту экспериментировал с различными комбинациями наноразмерных устройств для управления квантовыми точками, а также крошечными магнитами и антеннами, которые управляют их работой. И тут произошло нечто странное.
— Туомо Тантту, инженер-измеритель в Diraq.

Позже исследователи поняли, что это может послужить новым способом управления квантовым состоянием отдельных кубитов. Причём вместо магнитных полей в этом процессе использовалось электрическое поле. С момента открытия команда совершенствовала свой уникальный квантовый процесс. При успешном продолжении это позволить Diraq создать компьютерный чип, который содержит миллиарды кубитов.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Nanotechnology, называют эту новую технику «внутренним спин-орбитальным EDSR». Уилл Гилберт пояснил, что новый способ управления кубитами менее громоздкий в сборке. Не нужно изготавливать кобальтовые микромагниты или антенну рядом с кубитами для управления. А также нет необходимости размещать дополнительные структуры вокруг каждого вентиля в оборудовании.
Учёные и инженеры называют создание работающего квантового компьютера «космической гонкой 21-го века». Такой компьютер позволит увеличить масштаб вычислений до невозможного пока уровня. И это должно привести к новым решениям, для которых обычным компьютерам требуются годы.
Но прежде рассказа об учёных напомним о сути квантовых вычислений. Итак, компьютеры используют «биты» — двоичный код из цифр 0 и 1 для обработки информации. Но квантовый бит, он же кубит, существует в обоих состояниях одновременно. Кубиты позволяют компьютерам работать несоизмеримо быстрее, выполняя бесчисленные операции одновременно. Кубиты состоят из «квантовых точек», крошечных наноразмерных структур, которые захватывают один или несколько электронов. Управление вращением этих электронов — ключ к тому, чтобы заставить кубиты работать в сверхбыстром компьютере.

Исследователи из стартапа по квантовым вычислениям Diraq и Университета Нового Южного Уэльса (UNSW Sydney) обнаружили совершенно новый метод управления вращением электронов. Он основан не на магнитном поле, которое обычно использовали учёные. Команда не ожидала, что совершит прорыв в исследованиях, но их открытие может вскоре сделать возможным создание крупномасштабных кремниевых квантовых компьютеров. Исследователи не скрывают, что буквально натолкнулись на новое для них явление.
Уилл Гилберт, инженер по квантовым процессорам в Diraq, признался, что это был совершенно новый эффект, которого они никогда раньше не видели, и который поначалу не совсем поняли. Но быстро стало ясно, что это новый мощный способ управления спинами, то есть оборотами, в квантовой точке.
В 2020 году инженер-измеритель в Diraq Туомо Тантту экспериментировал с различными комбинациями наноразмерных устройств для управления квантовыми точками, а также крошечными магнитами и антеннами, которые управляют их работой. И тут произошло нечто странное.
Я пытался точно управлять двухкубитным вентилем, перебирая множество различных структур, немного отличающихся геометрий, разных наборов материалов и разных методов управления. Затем появился этот странный пик в показаниях. Казалось, что вращение одного из кубитов ускорилось, чего я никогда не видел за четыре года таких экспериментов
— Туомо Тантту, инженер-измеритель в Diraq.

Позже исследователи поняли, что это может послужить новым способом управления квантовым состоянием отдельных кубитов. Причём вместо магнитных полей в этом процессе использовалось электрическое поле. С момента открытия команда совершенствовала свой уникальный квантовый процесс. При успешном продолжении это позволить Diraq создать компьютерный чип, который содержит миллиарды кубитов.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Nanotechnology, называют эту новую технику «внутренним спин-орбитальным EDSR». Уилл Гилберт пояснил, что новый способ управления кубитами менее громоздкий в сборке. Не нужно изготавливать кобальтовые микромагниты или антенну рядом с кубитами для управления. А также нет необходимости размещать дополнительные структуры вокруг каждого вентиля в оборудовании.
Учёные и инженеры называют создание работающего квантового компьютера «космической гонкой 21-го века». Такой компьютер позволит увеличить масштаб вычислений до невозможного пока уровня. И это должно привести к новым решениям, для которых обычным компьютерам требуются годы.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Куда делась атомная бомба Гитлера? Физики увидели то, что упустили историки
Ученые подчеркивают: многие из громких мифов 1940-е годов, скорее всего, не выдержат проверки реальными фактами...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Самая известная мумия Южной Америки снова «заговорила»: последние ее месяцы были очень мрачными
Археологи говорят: именно на этой жестокой практике держалась вся империя инков...
В морском льду Антарктиды протаяла дыра площадью с Португалию. Теперь ученые знают, почему
Эксперты говорят: сбой ледового ритма опасен для Мирового океана и планеты в целом...
Что будет с Азовским морем? Российские ученые просчитали четыре варианта развития событий
Исследователи объяснили, почему при любом раскладе море не будет прежним. Но каким тогда?...
За 320 миллионов лет Земля как минимум 4 раза опрокидывалась набок
Поразительное, но такое заваливание идет прямо сейчас. И геологи рассказали, как и почему это происходит...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Он помогал нести крест Христу: надпись на саркофаге проливает свет на библейского персонажа
2000-летний гроб был найден еще 1941 году, но ученые до сих пор не пришли к какому-то общему мнению. Почему?...
40 000-летний подводный город нашли в Турции: почему официальная наука против такой даты?
Интересно, что древний объект находится недалеко от горы Арарат, где прямо сейчас ищут легендарный Ноев ковчег...
Раскрыта 217-летняя тайна: искусственный интеллект взломал зашифрованное письмо Наполеона
Нейросети последних лет — это реальный прорыв: только за несколько недель было вскрыто более 30 безнадежных шифров...
Что случится с Сибирью к 2080 году: прогноз красноярских ученых и эксперта NASA
Арбузы вместо мерзлоты, большая ложка дегтя и открытый финал — в одном из самых обстоятельных исследований о будущем России...
Кита лечили тем, от чего обычно умирают: этот эксперимент изменил медицину
Одиннадцатилетняя белуха угасала от неизлечимой болезни, и тогда ученые пошли на рискованные опыты...
Искусственная гравитация: ученые рассказали, появится ли вообще главная фишка из фантастических фильмов в космосе
Космические инженеры знают три способа обмануть невесомость. Но пока рабочий из них только один, да и то есть нюансы...
Аура цвета индиго: как появился этот феномен и кем в итоге стали уникальные дети
Их называли будущим человечества, но чуда не случилось. Разбираемся, почему так произошло...