Команда ученых из Принстона преодолела ограничение кремниевых квантовых чипов и показала, что два спиновых кубита могут взаимодействовать, даже если расположены далеко друг от друга. Это первая демонстрация спутанных электронных спинов в кремнии, разделенных намного большим расстоянием, чем устройства, в которых находятся спины. До недавнего времени подобное считалось вообще невозможным.

Представьте себе, что мы живем в мире, где информация передается только по цепочке, от соседа к соседу. До сих пор именно так и обстояли дела с кремниевыми квантовыми компьютерами, более дешевыми и многофункциональными, чем современные версии, рассказывает Phys.org.

Кремниевые спиновые кубиты обладают рядом преимуществ перед сверхпроводящими. Они дольше сохраняют квантовое состояние, а широкое распространение классических компьютеров на кремнии означает, что производить кремниевые кубиты было бы дешевле. Их недостаток в том, что они создаются из отдельных электронов и чрезвычайно маленькие.

Для того чтобы преодолеть проблему взаимосвязи кубитов, команда профессора Джейсона Петты соединила кубиты «проводом», который переносит свет наподобие волоконного кабеля. Однако в данном случае проводом выступало узкая полость с единственным фотоном, который получал сигнал из одного кубита и передавал его другому.

Эти два кубита были расположены на расстоянии около пяти миллиметров. Для того чтобы понять соотношение размеров, представьте, что каждый кубит размером с дом. Тогда расстояние между ними будет равно 1200 км.

Главной находкой ученых стала возможность заставить кубиты и фотоны говорить на одном языке, настроив их все на одну частоту. Им удалось настроить два кубита независимо друг от друга, сохраняя связь с фотоном. Прежде архитектура устройства позволяла соединять с фотоном одновременно только один кубит.

«Передача сообщений на большие расстояния через кремниевые чипы открывает новые возможности для квантового аппаратного обеспечения, — сказал Джейсон Петта, руководитель исследовательской группы. — Конечная цель — чтобы несколько квантовых битов выстроились в двумерную сеть, которая сможет выполнять еще более сложные вычисления. Это исследование должно помочь в долгосрочной перспективе улучшить коммуникацию кубитов на чипе и между чипами».

Это первая демонстрация спутанных электронных спинов в кремнии, разделенных намного большим расстоянием, чем устройства, в которых находятся спины, пояснили принстонские физики. Не так давно такая возможность вообще подвергалась сомнению.