Przedstawiciele Uniwersytetu Technologicznego w Delft zorganizowali eksperymenty mające na celu wywołanie i przetestowanie interakcji kwantowych między oddalonymi od siebie kubitami półprzewodnikowymi. Ich tworzenie i kontrolowanie było do tej pory wielkim wyzwaniem, ale autorzy publikacji zamieszczonej w Nature Physics pokonali napotkane trudności.
Czytaj też: Chiny mają ultraszybką sieć komputerową. Jej parametry wywołują zachwyt
To z kolei sprawia, że już wkrótce będą mogły powstać komputery kwantowe przystosowane do rozwiązywania nawet najtrudniejszych zadań, jakie będą przed nimi stawiane. W toku prowadzonych eksperymentów członkowie zespołu badawczego doprowadzili do wystąpienia spójnej interakcji między dwoma spinowymi kubitami elektronowymi oddalonymi od siebie o 250 mikrometrów.
Co istotne, spiny elektronowe w półprzewodnikowych kropkach kwantowych dają szeroki pole do popisu w zakresie przetwarzania informacji kwantowej, dlatego poczynione postępy wzbudzają spore zainteresowanie. Wcześniej w osiągnięciu tego samego rezultatu przeszkadzał fakt, że nie dało się zapoczątkować takiej interakcji na dystansie większym niż 100 mikrometrów. Holenderscy inżynierowie zwiększyli tę odległość ponad dwukrotnie.
Wyniki ostatnich eksperymentów poświęconych kubitom półprzewodnikowym dają nadzieję na stworzenie jeszcze wydajniejszych komputerów kwantowych
Objęty tymi potencjalnie przełomowymi eksperymentami układ był złożony z dwóch półprzewodnikowych kubitów spinowych umieszczonych od siebie w odległości wynoszącej 250 mikrometrów. Następnie, wykorzystując w tym celu nadprzewodzący rezonator, badacze udowodnili występowanie spójnej interakcji między oboma kubitami.
Jeden ze spinów w tym układzie znajdował się w stanie podstawowym, podczas gdy drugi – we wzbudzonym. Interakcje zachodzące między nimi sprawiły, że stany kwantowe zaczęły naprzemiennie przenosić się między oboma kubitami. Jak dodają sami zainteresowani, kontrola tych oddziaływań stanowi podstawę logiki kwantowej obejmującej odległe spiny i rozszerzenie sieci rejestrów kubitów spinowych na układzie.
Mając na uwadze ostatnie dokonania autorzy tych badań udowodnili, że możliwe będzie wykorzystanie nadprzewodzących rezonatorów na potrzeby generowania spójnych oddziaływań między odległymi spinowymi kubitami. W długofalowej perspektywie oznacza to szansę na tworzenie skalowalnych sieci spinowych kubitów na układach, które byłyby stosowane do tworzenia zaawansowanych komputerów kwantowych.