На прошлой неделе на рабочей встрече в Королевском обществе (Лондон, Великобритания) Роберт Кларк (Robert Clark) из университета Нового Южного Уэльса в Сиднее сообщил о создании первого твердотельного (кремниевого) квантового устройства, снабженного механизмом считывания информации, которое пригодно для обработки квантовой информации.

Созданное устройство основывается на идее, высказанной в 1998 году Брюсом Кейном (Bruce Kane) из университета Мэриленд. Суть ее заключается в том, чтобы с большой точностью ввести в кремниевый кристалл атомы фосфора, а поскольку квантовые состояния фосфора достаточно долгоживущие, то это давало надежду на то, что реализованные на них кюбиты будут устойчивы к потере квантовой когерентности (декогеренции). Главная проблема заключалась именно в том, чтобы обеспечить высочайшую точность в размещении атомов фосфора в кремнии. Еще несколько лет назад задача казалась практически неразрешимой. Однако Кларку и его коллегам из университета Мельбурна удалось добиться почти невозможного. Они имплантировали атомы фосфора, облучая кремниевую пластину пучков ионов фосфора высокой энергии, и показали, что полученная ими структура не только позволяет проводить операции над кюбитами, но и может считываться с помощью очень чувствительных одноэлектронных транзисторов. Отличие от первоначальной идеи Кейна, предполагавшей использовать для информационного процессинга спиновые состояния, было в том, что устройство Кларка основывается на использовании зарядовых состояний. Кларк полагает, что новое устройство обладает масштабируемостью, достаточной для обработки массивов кюбитов, и что это будет достигнуто уже к 2007 году, а не через много десятилетий, как считалось ранее. В частности, он планирует выполнить алгоритм Гровера, т.е. поиск в огромной базе данных со скоростью, недостижимой на обычных компьютерах.

На этой встрече было доложено и о другом крупном прорыве в области квантовых вычислений. Райнер Блатт (Rainer Blatt) из университета Инсбрука (Австрия) сообщил, что его группе впервые удалось выполнить квантовое вычисление, используя единичный захваченный ион кальция. Задача, которую они решали, известна под названием алгоритма Дойча-Джоша и заключается в определении, одинаковы или различны воображаемые моменты с каждой стороны. Поскольку квантовый алгоритм предполагает возможность одновременной проверки монеты сразу с обеих сторон, то и квантовый компьютер справится с задачей, по крайней мере, вдвое быстрее, чем обычный. В выполнении данной процедуры большое значение имело то, что ученым удалось использовать фотоны для переноса информации между кюбитами, а это очень важно для формирования больших кюбитных массивов.

По словам Питера Найта (Peter Knight) из Лондонского Императорского колледжа, новые достижения - хорошая причина для оптимизма. "За последний год имел место потрясающий прогресс. И я просто поражен тем, как развивались события."

С препринтами можно ознакомиться по адресам: arxiv.org/abs/cond-mat/0208374 и arxiv.org/abs/quant-ph/0211059.

Сергей САНЬКО,
[email protected]

По материалам "New Scientist", 29 ноября 2002 г.