В июльском номере Physical Review Letters (Vol. 89, 017901, 2002) интернациональная группа американских и японских ученых сообщила, что им удалось разработать схему твердотельного кремниевого квантового компьютера, в котором не будут использоваться никакие электроды. Авторы предложили использовать в качестве физической реализации кубитов ядерные спиновые состояния изотопа кремния ²⁹Si, располагаемых в относительно изолированных атомных цепочках вдоль ступенек ²⁸Si (спин 0). Расстояние между ядрами ²⁹Si в цепочке составит порядка 0,2 нм. Ядра в каждой цепочке разделяются посредством сильного градиента магнитного поля, создаваемого расположенным вблизи ферромагнитом, и имеют около 100000 копий в плоскости, перпендикулярной цепочкам. Вся структура заключается в тонкий мостик, чьи осцилляции могут считываться с помощью техники магнитно-резонансной силовой микроскопии и интерферометрического оптоволоконного датчика с субангстремным разрешением.

Инициализация устройства производится путем оптического пропускания через подведенное оптоволокно циркулярно-поляризованного света, который посредством фотовозбужденных электронов выстраивает спины цепочечных ядер 29Si. Причем сами электроны очень быстро рекомбинируют и практически не вносят вклада в декогеренцию во время вычислений. А выстроенные по спину ядра при очень низких температурах могут сохранять свои состояния до сотни часов, что вполне достаточно для проведения вычислений. Как утверждают авторы, их схема может масштабироваться на достаточно большое число кубитов без необходимости измерения спинов единичных ядер или использования какой-либо изощренной техники, как это имеет место в жидкостных квантовых компьютерах, основанных на технике ядерного магнитного резонанса.

Предложенная схема достаточно реалистична и, возможно, будет реализована экспериментально, так как для этого вполне подойдет существующая техника электронно-лучевой литографии и плазменного и селективного химического травления.

Подробности можно найти в архиве е-принтов: arxiv.org/abs/quant-ph/0109039.

Сергей САНЬКО