Группа исследователей из Стэнфордского университета представила систему, состоящую из 40 оптических резонаторов нового типа. В каждом из них находится один атомный кубит — квантовый эквивалент нулей и единиц, используемых в обычных вычислениях.
Если мы хотим создать квантовый компьютер, нам нужно иметь возможность очень быстро считывать информацию с квантовых битов. До сих пор не существовало способа сделать это в больших масштабах, потому что атомы просто не излучают свет достаточно быстро, и, кроме того, они излучают его во всех направлениях. Оптический резонатор может эффективно направлять излучаемый свет в определенном направлении, и мы нашли способ поместить каждый атом в квантовом компьютере в отдельный резонатор
Суть работы оптического резонатора — в удержании и отражении света между несколькими отражающими поверхностями. Представьте себе зеркала, поставленные друг напротив друга: в них возникают цепочки отражений, кажущиеся бесконечными. В лабораториях условиях резонаторы делают миниатюрными и используют многократное прохождение лазерного луча, чтобы извлечь информацию из атомов.
Исследователи усовершенствовали резонатор, отказавшись от многократных отражений. Внутрь каждого устройства разместили микролинзы, чтобы сфокусировать свет на одном атоме. Этот метод значительно эффективнее, даже при минимальном количестве отражений света.
Чтобы квантовые компьютеры оказались производительнее самых мощных суперкомпьютеров, им понадобятся миллионы кубитов. Для этого придется объединить их в большие сети. Описанные в журнале Nature разработки обеспечивают эффективную базу для создания таких сетей.
Ученые представили рабочую систему из 40 резонаторов и экспериментальную, включающую 500 устройств. Следующий шаг разработчиков направлен на увеличение их числа до десятков тысяч и создание квантовых центров обработки данных. В них квантовые компьютеры будут объединены через сетевые интерфейсы на базе резонаторов и образуют квантовые суперкомпьютеры.
Резонаторы нового типа будут полезны не только в квантовых вычислениях. Они помогут улучшить качество биологических и медицинских исследований. Квантовые сети позволят улучшить разрешение оптических телескопов, что даст возможность вести наблюдения за планетами за пределами Солнечной системы.
Ранее Наука Mail рассказывала, как охладить квантовые компьютеры с помощью шума.
