Сейчас кубы в большинстве своем строятся на каком-то одном квантовом состоянии. Чаще всего при этом используется спин электрона, фотона или атома как наиболее удобное управление и манипуляции явление. Но потом задача масштабирования заставят подумать об уплотнении кубитов, что заставит находить в кубитах другие квантовые состояния и учиться управлять ими. Как выяснили ученые, для роста густоты кубитов хорошо подходит сурьма и вот почему.
![Художественное представление многоуровневых квантовых сословий. Источник изображения: UNSW Sydney](https://newsper.ru/wp-content/uploads/2024/02/16_qubits.jpg)
Художественное представление многоуровневых квантовых сословий. Источник изображения: UNSW Sydney
Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Сиднее показали, что атом сурьмы (Sb) может одновременно иметь 16 квантовых состояний. Непосредственно атом имеет 8 уникальных квантовых состояний, еще два дают его электрону. Комбинация каждого из квантовых состояний атома с одним и другим квантовым состоянием электронов на сумму дает 16 уникальных квантовых состояний. Это как 3D NAND будущего, в любую ячейку которой можно будет записать по 16 бит данных.
Более того, ученые определили, что квантовыми состояниями атомов и электронов сурьмы можно управлять четырьмя разными способами. Это позволит улучшить работу с кубитами и приблизить появление универсальных квантовых компьютеров. В журнале Nature Communications исследователи опубликовали статью, в которой рассказали о достигнутом результате. Итак, квантовыми состояниями электронов можно было управлять с помощью колебаний магнитного поля. Вращением ядра атома они управляли с помощью магнитного резонанса, как это происходит в сканерах МРТ. Также они использовали для контроля состояния ядра электрическое поле. И, наконец, с помощью электрического поля можно управлять так называемыми триггерными кубитами, предложенными учеными UNSW в 2017 году (выше видео).
«Мы инвестируем в технологию, которая сложнее, медленнее, но по очень весомым причинам, одной из которых чрезвычайная плотность информации, она сможет с этим справиться, – сказал профессор Андреа Морелло (Andrea Morello), ведущий автор исследования. — Иметь 25 млн атомов на квадратный миллиметр — это очень хорошо, но вы должны контролировать их один за другим. Возможность делать это с помощью магнитных, электрических полей или любой их комбинации даст нам множество возможностей для использования [всех их] при масштабировании системы».
Далее команда планирует использовать эти атомы для кодирования логических кубитов, что может проложить путь к более практичным квантовым компьютерам.
Добавим, дальше всего в разработке многоуровневых кубитов продвинулись русские ученые. Они смогли не только создать, но и опробовать в работе логические структуры на пятиуровневых кубитах. Но это другая история.
Если вы заметили ошибку, выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.