Микрочиплеты из алмаза позволяют эффективно передавать информацию на большие расстояния

Квантовые вычисления демонстрируют потенциал для революционного изменения способов обработки информации. Квантовые компьютеры дают ключ к решению сложных проблем благодаря своей способности выполнять вычисления с беспрецедентной скоростью. Тем не менее, одной из самых больших проблем в использовании всего потенциала квантовых вычислений является разработка квантового интернета.

Работа в квантовых масштабах

В вычислительной технике битом можно считать все, что имеет два различных физических состояния, например "включено" и "выключено", обозначающие ноль и единицу. В сверхмалом мире квантовой механики у кубита есть дополнительное свойство - находиться в суперпозиции двух состояний вместо того, чтобы находиться только в одном из этих двух состояний. Это означает, что кубиты могут находиться в обоих состояниях одновременно.

Несколько кубитов, которые запутываются, или коррелируют друг с другом, могут передавать больше информации, чем биты, используемые в обычных вычислениях. Благодаря этому множество кубитов может позволить квантовым компьютерам выполнять сложные функции, которые не под силу обычным компьютерам.

Квантовая информация, существующая в виде квантовых битов, или кубитов, легко нарушается шумом окружающей среды, например магнитными полями, которые разрушают информацию. В связи с этим желательно иметь кубиты, которые не сильно взаимодействуют с окружающей средой, но при этом они должны сильно взаимодействовать со светом, чтобы переносить информацию на расстояния, красивые окна.

Использование потенциала микрочипов

В Массачусетском технологическом институте исследователи в сотрудничестве с экспертами из Кембриджского университета разрешили использовать оба свойства кубитов. Это стало возможным благодаря совместному объединению двух разных видов кубитов, которые работают в тандеме для сохранения и передачи информации. О результатах их исследования сообщается в статье "Алмазный нанофотонный интерфейс с оптически доступным детерминированным электронно-ядерным спиновым регистром".

Под руководством Хесуса Архоны Мартинеса исследовательская группа объединила квит, известный тем, что легко взаимодействует со светом, с квитом, который очень изолирован и сохраняет информацию в течение длительного времени. Электронный кбит хорошо взаимодействует с окружающей средой, а ядерный - нет.

Объединив их, эксперты считают, что можно получить лучшее из двух миров. Электронный кубит, проносящийся по алмазу, может застрять в дефекте олова и передать свою информацию ядерному кубиту.

Устройство было создано и протестировано, чтобы обеспечить быструю и эффективную передачу информации на большие расстояния. Устройство, также известное как "микрочиплеты", изготовлено из алмаза, в котором атомы углерода заменены атомами олова. Оно состоит из волноводов, позволяющих свету переносить квантовый парадокс.

Исследование демонстрирует возможность интеграции электронных и ядерных кубитов в микрочиплеты. Подобная интеграция решает задачу сохранения квантовой информации на больших расстояниях при сохранении сильного взаимодействия со светом.

Эксперимент показывает, что устройство может решить парадокс, который мешал созданию больших, масштабируемых квантовых сетей. Работа, описанная в данном исследовании, включает в себя эксперименты с одним устройством. По словам Мартинеса, на одном микрочипе их могут быть сотни или тысячи, что позволит интегрировать устройство в широкие масштабы.