Транзисторы помогли создать двумерный массив для квантового компьютера

Европейские исследователи модифицировали двумерные массивы из квантовых точек так, чтобы с их помощью управлять взаимодействием кубитов. Это позволило снизить количество ошибок при вычислениях.

Для создания квантовых компьютеров необходимо научиться объединять в одну систему сразу множество кубитов. Этого можно достичь с помощью двумерных массивов. Исследователи впервые показали, что в таком массиве из квантовых точек можно управлять спинами отдельных электронов

Квантовые компьютеры сегодня считаются следующим шагом в развитии вычислительной техники. Эти устройства используют кубиты (квантовые биты) для параллельной обработки потоков информации. Однако при создании таких компьютеров возникает множество проблем. Одна из них — большое количество ошибок при вычислениях, которые возникают из-за влияния внешних воздействий.

Чем больше становится кубитов в системе — тем труднее контролировать возникающие ошибки. Поэтому ученые ищут способы увеличить количество квантовых битов, уменьшив при этом нестабильность системы. В новом исследовании физики представили двумерный массив из кубитов на основе квантовых точек, который достаточно устойчив к ошибкам и потенциально может позволить создать мощный квантовый процессор.

Квантовые точки — это полупроводниковые наночастицы, в которых электроны и дырки ограничены в пространстве по всем трем измерениям. Эти частицы достаточно малы, чтобы в них могли проявляться квантовые эффекты. Квантовые точки используются для создания дисплеев QLED, так как способны флуоресцировать под действием излучения. Также они применяются для создания полевых транзисторов.

Авторы исследования использовали массив квантовых точек, который изготовила фирма CEA-Leti, занимающаяся производством микроэлектроники. Ученые взяли один из таких массивов и показали, что могут управлять свойствами отдельных электронов внутри квантовых точек. Роль кубита в них выполняет спин, который может иметь два различных направления или находиться в суперпозиции между ними.

Исследователям еще только предстоит попробовать создать настоящий квантовый процессор на основе этого двумерного массива. В работе физики проводили эксперимент в отсутствии магнитного поля, но такие условия не позволяют создавать, например, двухкубитные вентили, необходимые для полноценной работы вычислительного устройства.