Недавно американским, российским и японским ученым удалось продемонстрировать "работающие в паре" твердотельные кубиты (квантовые биты).

Рис. 1. Изображение устройства, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии.

Квантовый компьютер должен состоять из набора большого числа взаимодействующих друг с другом двухуровневых систем – квантовых битов. Из числа физических объектов, рассматриваемых в качестве возможных кандидатов на роль таких систем, наибольший интерес представляют "твердотельные" реализации кубитов, поскольку именно они могут быть наиболее легко интегрированы в реальные многокубитовые вычислительные устройства путем использования хорошо развитых методов нанотехнологии.

Одним из вариантов твердотельных кубитов, который активно обсуждается в последние годы, являются так называемые "джозефсоновские кубиты". В основе их работы лежит эффект Джозефсона : когерентное квантовое туннелирование куперовских пар (связанных состояний двух электронов) между двумя сверхпроводниками. Роль логического нуля и логической единицы при этом играют зарядовые состояния, различающиеся на одну куперовскую пару. Физики уже научились изготавливать отдельные такие кубиты. Однако до недавнего времени еще никому не удавалось организовать взаимодействие между несколькими (хотя бы двумя) твердотельными кубитами и приготовить тем самым запутанные состояния.

Недавно российскими (ФИАН), японскими (Institute of Physical and Chemical Research и NEC Fundamental Research Laboratories) и американскими (SUNY at Stony Brook) учеными впервые экспериментально продемонстрирована джозефсоновская цепь из двух электростатически взаимодействующих зарядовых кубитов. Используя импульсную технику, авторы смогли когерентно "перемешать" квантовые состояния кубитов и наблюдали квантовые осцилляции, которые отражают взаимодействие между кубитами.

Двухкубитовая система в была изготовлена путем электронно-лучевой литографии и напыления сверхпроводящих островков (алюминий) на диэлектрический слой (SiN_x). Очень важно, что для сверхпроводниковых кубитов декогеренция (главный бич всех твердотельных устройств) не является губительной, поскольку сверхпроводящая щель представляет собой естественный барьер на пути диссоциации куперовских пар. На повестке дня – контролируемое создание запутанных состояний определенного типа и наращивание вычислительной мощности путем увеличения числа кубитов в логическом квантовом устройстве.

Источник информации - бюллетень ПерсТ, выпуск 6 за 2003 г.

Е.Онищенко.