Для практического применения квантовые компьютеры должны иметь миллионы кубитов на одном чипе. Сегодня самые передовые из них могут похвастаться только тысячами. Это значит, что им пока доступны вычисления, которые уже — и зачастую более эффективно — выполняют классические компьютеры. Ученые из Швейцарии достигли первого управляемого взаимодействия двух спиновых кубитов в привычном кремниевом транзисторе.

Этот успех открывает возможность интеграции миллионов таких кубитов на микрочипе с помощью хорошо отлаженных производственных процессов.

Разработчики квантовых компьютеров по всему миру исследуют различные технологии кубитов и пока не пришли к единому мнению насчет того, какая из них лучше подходит для раскрытия потенциала квантовых вычислений. Для корректной работы кубиты должны обладать способностью надежно хранить и оперативно обрабатывать информацию. Фундамент быстрой обработки информации — стабильные и быстрые взаимодействия между большим числом кубитов, состояния которых можно точно контролировать извне.

В поисках решения проблемы соединения и упорядочивания тысяч кубитов исследователи из Университета Базеля обратились к кубиту, который использует спин (собственный кинетический момент) электрона или дырки.

Дырка — это, по сути, отсутствие электрона в полупроводнике, пишет Science Daily. Те и другие обладают спином, который может принимать одно из двух состояний: вверх или вниз. По сравнению с спином электрона спин дырки можно контролировать без дополнительных компонентов вроде микромагнитов на чипе.

Два года назад базельские физики показали, что спины дырок можно улавливать и использовать как кубиты. Теперь же команда Андреаса Кульмана успешно достигла управляемого взаимодействия между двумя такими кубитами. Результаты эксперимента были подкреплены последующим моделированием. Исследователи пришли к выводу, что наблюдаемая анизотропность обмена энергией между дырками делает возможным двухкубитные логические вентили без обычного выбора между надежностью и быстродействием.

«Спины дырок позволяют нам создавать быстрые и надежные двухкубитные логические вентили, — заявил Кульман. — А теперь этот принцип дает возможность соединить большое количество пар кубитов».