Ученые Принстона научили "общаться" фотоны и электроны

Желая приблизить наступление эры квантовых компьютеров, ученые Принстонского университета разработали устройство, в котором отельный электрон может передавать квантовую информацию фотону, а тот, в свою очередь, другим электронам.

Это открытие поможет исследователям использовать свет, чтобы установить связь с отдельными электронами, которые выступают в квантовых вычислениях в качестве битов, или носителей информации. Квантовые компьютеры смогут выполнять сложные операции при помощи электронов, подчиняющихся квантовым законам, а не законам традиционной физики.

Ученые Принстона поймали электрон и фотон в одном устройстве, а затем настроили энергию электрона таким образом, чтобы квантовая информация могла передаваться фотону. Это соединение позволяет фотону переносить информацию от одного кубита другому, находящемуся на расстоянии 1 см. Квантовая информация крайне хрупкая, и может быть потеряна из-за малейших помех. Фотоны более устойчивы к внешним воздействиям и могут переносить квантовую информацию не только от одного кубита к другому, но и между квантовыми микрочипами, через кабель.

Для того чтобы частицы могли «общаться», ученые создали для них специальную среду: полупроводник из слоев кремния и кремния-германия. Он улавливает электроны. Затем, по его поверхности были проложены крошечные провода, которые помогают ловить отдельный электрон и адаптируют его энергетический уровень к энергии фотона.

Раньше кубиты сверхпроводников могли устанавливать связи только с соседними кубитами. Теперь же, при помощи света, они передают информацию на противоположный конец микрочипа. Кроме того, металлические провода экранируют кубиты, в результате помехи снижаются в 100-1000 раз, пишет EurekAlert.

«Точно так же, как в общении людей, для хорошего разговора нужны говорить на одном языке, — объясняет профессор Джейсон Петта. — Мы можем привести энергию электронных состояний в резонанс с частицей света, чтобы эти двое могли поговорить друг с другом».

Устройство, способное менять свойства отдельных фотонов, может стать ключевым элементов квантового компьютера. Это электро-оптическое устройство разработали ученые Варшавского университета и Университета Оксфорда. В отличие от существующих лабораторных образцов, оно работает с невиданной эффективностью и стабильностью.

Источник: hightech.fm

Комментарии: