Новый транзистор увеличил расстояние между кубитами 

Ученые из Австралии и Франции нашли способ увеличить кубит — самый маленький элемент для хранения информации в квантовом компьютере. Сделать это позволило спин-орбитальное взаимодействие кубитов-атомов. О своем исследовании они рассказали в статье, опубликованной в Science Advances.

Спин — это момент вращения частицы, не связанный напрямую с ее физическим перемещением в пространстве. Спин-орбитальным называют взаимодействие между степенями свободы спина и орбиталью атома. Благодаря этому взаимодействию ученые могут управлять кубитом (в данный момент это атом) через электрические, а не магнитные поля. Электрическое взаимодействие между самими кубитами позволяет разнести их дальше в пространстве, и процесс производства чипа на таких кубитах становится более гибким.

Один из таких подходов и предложили ученые из Университета Нового Южного Уэльса (Австралия) и Университета Гренобль Альпы (Франция), которые работали с атомами бора в кристаллической решетке кремния. «Единичные атомы бора в кремнии — относительно неизученная квантовая система, но наши исследования показали, что спин-орбитальное взаимодействие дает много преимуществ для того, чтобы увеличить масштаб больших количеств кубитов в квантовых вычислениях», — рассказал ведущий автор работы, профессор Университета Нового Южного Уэльса Свен Рогг.

Атомы бора в кремнии эффективно связываются с электрическими полями, поэтому кубитами на их основе можно легко управлять, а также увеличивать их масштаб. В этой работе ученые сконцентрировались на быстром считывании спинового состояния кубита, два варианта которого обозначались как 1 или 0 двоичного кода. Они выяснили, что спины электронов в кремнии можно контролировать при помощи транзистора, который создает тщательно настроенные магнитные и электрические поля. Более того, эта технология продлевает продолжительность «жизни» таких спинов от нескольких секунд до минут.

Такие кубиты могут взаимодействовать и с другими квантовыми системами, поэтому исследование может послужить путем к созданию гибридных квантовых систем. Это ученые выяснили в нескольких предыдущих работах, одна из которых опубликована в ноябрьской статье в Physical Review X. Похожие эксперименты они ранее проводили с атомами фосфора в кремнии, о чем рассказывает их недавняя статья в журнале npj Quantum Information.