Подпишитесь на нашу ежедневную рассылку с новыми материалами

Наука


Американские физики впервые смогли "запутать" на квантовом уровне фотон и ридберговские атомы — ядра щелочных металлов с "высокоорбитальным" электроном, что открывает дорогу для создания полноценных шин передачи данных для сложных квантовых компьютеров, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

16-кубитный процессор D-wave Orion

"Мы хотим заставить фотоны пролетать большие расстояния, что позволит нам разработать масштабируемые протоколы для "запутывания" все большего числа узлов в квантовом компьютере. Система, которую нам удалось создать, гораздо ближе к настоящей квантовой сети, чем что-либо созданное ранее. Это действительно многообещающее открытие", — заявил Алексей Кузьмич из университета штата Джорджия в Атланте (США).
 
Кузьмич и его коллеги, Ярослав Дудин и Линь Ли, открыли перспективную методику передачи данных между узлами квантового компьютера, экспериментируя с так называемыми атомами Ридберга. Они представляют собой атомы щелочных металлов, один из электронов которых находится в высоковозбужденном состоянии на большом расстоянии от ядра.
 
Подобные частицы являются привлекательными кандидатами на роль кубитов — базовых ячеек квантовых компьютеров. В частности, их большие размеры по сравнению с обычными атомами облегчают манипуляции со спином, а особые физические свойства позволяют передавать состояние атома в виде одного фотона. Тем не менее спином атомов Ридберга крайне сложно манипулировать, так как их необходимо удерживать внутри лазерно-оптической ловушки.
 
Авторы статьи решили эту проблему, подобрав особую "магическую" частоту лазера, которая позволяла им одновременно менять спин или заставлять атомы излучать фотон. Благодаря этому им удалось объединить свыше 5 тысяч рубидиевых атомов Ридберга в один кубит, состояние которого можно считать со 100% точностью. По их словам, такие кубиты можно использовать в качестве узлов надежной квантовой сети, точность передачи информации в которой не будет снижаться с ростом ее размеров.