Ученые создали квантовый логический элемент на основе кремниевого транзистора

Идея создания квантового компьютера будущего так и осталась бы просто невоплощенной идеей, если бы не разработки исследователей, одной из которых является новая работа австралийских ученых из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW). Австралийцам удалось создать реально действующий квантовый логический элемент, причем на основе обычного кремниевого транзистора.

В квантовом компьютере, который пока лишь нашел теоретическое свое воплощение, используются не традиционные биты (элементарные единицы информации), а их оптические аналоги – так называемые «кубиты». Кубит также как и бит может находиться в двух логических состояниях: включенном (1) и выключенном (0). Правда кубит при этом может еще и взаимодействовать с себе подобными кубитами, создавая так называемые квантовые запутанности. Благодаря этому свойству кубиты хранят больше информации, чем традиционные биты.

Ученые подсчитали, что 5 кубитов аналогичны по информационной емкости 32 битам, а 10 кубитов – целым 100 битам. И эта последовательность растет в экспоненциальной зависимости. Теоретически всего лишь 300 кубитов аналогичны такому количеству элементарных ячеек информации, количество которых равно числу атомов во всей нашей вселенной.

Исходя из этих расчетов квантовый компьютер без особого увеличения мощности мог бы в миллионы и даже миллиарды раз превзойти по вычислительным способностям обычную ЭВМ. Правда до этого времени идея создания квантового компьютера оставалась лишь идеей с массой трудностей в ее реальном воплощении.

Тем не менее, австралийские исследователи решили ускорить прогресс. Еще в прошлом году они представили отдельно созданные кубиты, которые были произведены по стандартной технологии производства кремниевых транзисторов с использованием изотопа кремния-38 (Si-38).

Теперь же они смогли объединить несколько кубитов в один логический элемент. Для этого они разместили два стандартных нанотранзистора, способных удерживать только один электрон, друг возле друга. Созданной структурой при необходимости можно управлять с помощью направленного СВЧ-излучения. Ее действие аналогично работе простейшего логического триггера, переключающегося в противоположное состояние (0 или 1) при воздействии однотипного управляющего сигнала. Сигнал появился – триггер установился в 0, следующий аналогичный сигнал устанавливает его в 1 и т.д.  

Правда новый квантовый логический элемент пока не может работать при комнатной температуре. Для его функционирования необходима среда, охлажденная до – 272 °C.

Сейчас команда исследователей ищет технического партнера – достаточно мощного производителя электроники, который смог бы благодаря своим возможностям ускорить процесс создания более сложного логического элемента или даже квантовой интегральной микросхемы.

Источник информации: UNSW (http://newsroom.unsw.edu.au/)