Представьте себе, что вы можете разговаривать только со своими ближайшими соседями, а сообщения, которое вы хотите передать другу на другой конец города, передаются до адресата из дома в дом, пока не дойдут до нужного. Долго и не очень удобно. До сих пор именно это было реальностью для кремниевых квантовых компьютеров. Сейчас они являются самыми дешевыми и универсальными, а значит, и востребованными на рынке.
Команда ученых из Принстонского университета нашла способ преодолеть и это препятствие на пути к высокотехнологичной квантовой эпохе. Исследователи продемонстрировали, что два компонента квантовых вычислений, известные как кремниевые «спиновые» кубиты, могут взаимодействовать, даже если они расположены относительно далеко друг от друга на компьютерном чипе.
На практике новое исследование позволило бы нам в тысячи раз быстрее моделировать результаты сложных решений. Например, находить новые лекарства и просчитывать их фармакологические свойства.
Фото: scx1.b-cdn.net
«Возможность передачи сообщений через расстояние на кремниевом чипе открывает новые возможности для квантового оборудования», — сказал Джейсон Петта, профессор физики в Принстоне и руководитель исследования. Джеймс Кларк, директор по квантовому оборудованию в Intel, добавил также, что «создание связи между несколькими кубитами до сих пор была самой большой проблемой для создания крупномасштабного квантового компьютера».
Команда Принстона соединила кубиты через своеобразный «трубопровод», который на самом деле представляет собой просто узкую полость, через которую двигается фотон. Фотон берет сообщение с одного кубита и передает его другому кубиту.
Ключевым шагом стало нахождение способа заставить кубиты и фотон «говорить на одном языке». Команде удалось настроить оба кубита на одну частоту независимо друг от друга, но при этом связать их с фотоном. Ранее архитектура устройства допускала соединение только одного кубита с фотоном за раз, поэтому в начале материала мы приводили пример с пошаговым соединением домов.
Фото: external-preview.redd.it
Также ученые преодолели значительное расстояние для квантового мира. Два кубита располагались на расстоянии около половины сантиметра, что равно примерно длине рисового зерна. Представить это в понятных масштабах можно так: если бы каждый кубит был размером с дом, он мог бы отправить сообщение другому кубиту, расположенному в более чем 1000 километров. Согласимся, вот это уже больше похоже на мир будущего!