Ученые нашли способ стремительно масштабировать квантовые технологии

Канадские ученые показали, что Т-центры — люминесцентные дефекты в структуре кремния — могут обеспечивать фотонную связь между кремниевыми кубитами квантового компьютера. Результаты исследования позволяют использовать для создания квантовых процессоров давно отработанные технологии создания обычных компьютеров, что может стать решающим шагом в масштабировании квантовых технологий. Статья опубликована в журнале Nature. 

Квантовые вычисления обладают огромным потенциалом для обеспечения вычислительной мощности, которая будет значительно превышать возможности современных суперкомпьютеров. Наименьшая единица информации в квантовом компьютере (аналог бита в обычном компьютере) — кубит. Чтобы создать квантовый компьютер, необходимо произвести стабильные, долгоживущие кубиты, обеспечивающие вычислительную мощность, а также обеспечить технологию связи между ними.

Одни из самых эффективных кубитов — кремниевые. Теперь ученые из Университета Саймона Фрейзера показали, что Т-центры (особые люминесцентные дефекты в структуре кремния) могут обеспечивать фотонную связь между кубитами.

«Эта работа является первым измерением отдельных Т-центров в изоляции и фактически первым измерением одиночного спина в кремнии, которое было выполнено только с помощью оптических измерений, — говорит соавтор исследования Стефани Симмонс. — Излучатель, подобный Т-центру, который сочетает в себе высокопроизводительные спиновые кубиты и генерацию оптических фотонов, идеально подходит для создания масштабируемых квантовых компьютеров».

Кроме того, Т-центры излучают свет на той же длине волны, что и современное оптоволокно, и телекоммуникационное сетевое оборудование. Поэтому квантовые процессоры смогут без проблем взаимодействовать с другими приборами.

Новое открытие, по словам ученых, открывает небывалые возможности для масштабирования квантовых технологий. Мировая полупроводниковая промышленность уже способна производить недорогие кремниевые компьютерные чипы в огромных масштабах. «Найдя способ создания процессоров квантовых вычислений в кремнии, вы сможете воспользоваться всеми годами разработок, знаний и инфраструктуры, используемых для производства обычных компьютеров, вместо того, чтобы создавать совершенно новую отрасль квантового производства. Это представляет собой почти непреодолимое конкурентное преимущество в международной гонке за квантовый компьютер», — комментирует Стефани Симмонс.

Канадские ученые показали, что Т-центры — люминесцентные дефекты в структуре кремния — могут обеспечивать фотонную связь между кремниевыми кубитами квантового компьютера. Результаты исследования позволяют использовать для создания квантовых процессоров давно отработанные технологии создания обычных компьютеров, что может стать решающим шагом в масштабировании квантовых технологий. Статья опубликована в журнале Nature. 

Квантовые вычисления обладают огромным потенциалом для обеспечения вычислительной мощности, которая будет значительно превышать возможности современных суперкомпьютеров. Наименьшая единица информации в квантовом компьютере (аналог бита в обычном компьютере) — кубит. Чтобы создать квантовый компьютер, необходимо произвести стабильные, долгоживущие кубиты, обеспечивающие вычислительную мощность, а также обеспечить технологию связи между ними.

Одни из самых эффективных кубитов — кремниевые. Теперь ученые из Университета Саймона Фрейзера показали, что Т-центры (особые люминесцентные дефекты в структуре кремния) могут обеспечивать фотонную связь между кубитами.

«Эта работа является первым измерением отдельных Т-центров в изоляции и фактически первым измерением одиночного спина в кремнии, которое было выполнено только с помощью оптических измерений, — говорит соавтор исследования Стефани Симмонс. — Излучатель, подобный Т-центру, который сочетает в себе высокопроизводительные спиновые кубиты и генерацию оптических фотонов, идеально подходит для создания масштабируемых квантовых компьютеров».

Кроме того, Т-центры излучают свет на той же длине волны, что и современное оптоволокно, и телекоммуникационное сетевое оборудование. Поэтому квантовые процессоры смогут без проблем взаимодействовать с другими приборами.

Новое открытие, по словам ученых, открывает небывалые возможности для масштабирования квантовых технологий. Мировая полупроводниковая промышленность уже способна производить недорогие кремниевые компьютерные чипы в огромных масштабах. «Найдя способ создания процессоров квантовых вычислений в кремнии, вы сможете воспользоваться всеми годами разработок, знаний и инфраструктуры, используемых для производства обычных компьютеров, вместо того, чтобы создавать совершенно новую отрасль квантового производства. Это представляет собой почти непреодолимое конкурентное преимущество в международной гонке за квантовый компьютер», — комментирует Стефани Симмонс.