Перемещаемые квантовые биты могут перемещаться в кремниевом чипе и обмениваться информацией

Исследовательская группа Делфтского технического университета в Нидерландах осуществила квантовые логические операции между «мобильными квантовыми битами» на кремниевом квантовом чипе и дополнительно выполнила квантовую телепортацию внутри чипа. Это исследование было опубликовано в журнале «Nature» и знаменует собой тот факт, что ранее неподвижные квантовые биты теперь могут перемещаться внутри чипа и обмениваться информацией подобно курьерам информации.

В традиционных квантовых чипах квантовые биты зафиксированы в определённых местах и могут взаимодействовать только с «соседями», что делает передачу информации в крупномасштабных чипах чрезвычайно сложной. Команда предложила схему, работающую по принципу «конвейера», используя подвижное электрическое поле для транспортировки электронов в кремниевом чипе. Поскольку спин электрона может служить квантовым битом, фактически происходит перемещение квантовой информации. В ходе эксперимента команда использовала кремниевый прибор с линейным массивом квантовых точек и, точно управляя напряжением металлических электродов, переместила два электрона с противоположных концов чипа в центр, выполнила двухкубитные операции, а затем, применив обратный электрический сигнал, вернула электроны на исходные позиции для считывания результата.

Такая архитектура с «мобильными квантовыми битами» может стать основой для будущих крупномасштабных полупроводниковых квантовых процессоров и теоретически совместима с существующими технологиями производства чипов, прокладывая путь к массовому производству квантовых чипов. Однако до создания действительно полезной квантовой вычислительной машины предстоит пройти долгий путь: необходимо решить такие проблемы, как стабильность квантового состояния, контроль ошибок и крупномасштабная интеграция — задачи, которые всё ещё предстоит преодолеть в этой области.