Физики Боннского университета сделали очередной шаг к реализации квантовых вычислений с использованием нейтральных атомов. Им удалось экспериментально создать квантовые регистры памяти, о чем было доложено в одном из последних номеров журнала "Physical Review Letters" (Vol. 93, No. 15, 150501, 2004).

Атом - микроскопическая квантовая система, а поэтому вполне может быть использован для хранения квантовой информации. Только записываться будут не биты, как в обычных ячейках компьютерной памяти, а квантовые биты или кюбиты, которые, кроме чистых состояний, соответствующих классическим 0 и 1, кодируют в силу квантового принципа суперпозиции также и некоторые промежуточные состояния.

В своем эксперименте немецкие физики с помощью лазерного луча замедлили пять атомов цезия так, что те едва двигались. "Неподвижность" этих атомов контролировалась с помощью очень чувствительной цифровой камеры. Затем с помощью второго лазера квантовый регистр был инициализирован (переведен в начальное состояние), т.е. в него были записаны одни нули. После этого в каждый кюбит можно было записывать квантовую информацию с помощью микроволнового излучения и локализованного магнитного поля. В зависимости от напряженности магнитного поля кюбиты реагировали только на микроволновое излучение определенной частоты. Такая техника позволяет записывать несколько сотен кюбитов в пространстве, линейные размеры которого порядка 1 мм.

Следующим шагом в исследованиях будут попытки создания квантового гейта (логического элемента), в котором кюбиты регистра могли бы взаимодействовать контролируемым образом. На это, по мнению Доминика Шрадера из Боннского института прикладной физики, потребуется еще около двух лет. А комбинация квантовых регистров и квантовых гейтов - это главное, что необходимо ученым для создания действующего квантового компьютера на нейтральных атомах.

Электронный препринт статьи можно найти на: xxx.lanl.gov/abs/quant-ph/0409037.

Сергей САНЬКО